Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong lĩnh vực phân phối dược chất, đường uống là phương thức quản lý thuốc phổ biến và thuận tiện nhất cho người bệnh. Tuy nhiên, các dạng thuốc uống quy ước thường gặp phải nhiều rào cản sinh học như độ hòa tan trong nước thấp, thời gian lưu trú tại vùng hấp thu ngắn, sự hấp thu không đồng đều dọc theo ống tiêu hóa và nguy cơ dược chất bị phân hủy dưới tác động của môi trường acid dịch vị dạ dày. Việc thuốc bị đào thải nhanh hoặc giải phóng ồ ạt dẫn đến tình trạng suy giảm sinh khả dụng và hiệu quả điều trị. Trong bối cảnh việc nghiên cứu và phát triển một hoạt chất mới đòi hỏi chi phí khổng lồ cùng thời gian thử nghiệm kéo dài, định hướng nghiên cứu cải tiến các hệ phân phối thuốc thông minh dựa trên các hoạt chất sẵn có đang trở thành giải pháp cấp thiết của công nghệ dược phẩm và y sinh học.

Hệ thống dẫn truyền thuốc có kiểm soát chế tạo từ polymer sinh học dạng hydrogel sở hữu cấu trúc mạng lưới không gian ba chiều ngậm nước, có khả năng trương nở linh hoạt theo điều kiện môi trường. Đặc biệt, các hydrogel nhạy pH có thể điều chỉnh mức độ trương nở và tốc độ nhả thuốc tại các vùng giải phẫu có độ pH chuyên biệt trong hệ tiêu hóa. Nhằm khai thác nguồn nguyên liệu polysaccharide tự nhiên phong phú tại Việt Nam, đề tài "Điều chế hydrogel từ mủ trôm và alginate định hướng ứng dụng trong y sinh" được thực hiện với 5 mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

  1. Tìm hiểu tổng quan về polymer sinh học mủ trôm, sodium alginate và cơ chế hoạt động của hydrogel nhạy pH.
  2. Nghiên cứu, xây dựng quy trình tổng hợp vật liệu hydrogel từ mủ trôm và alginate.
  3. Tổng hợp thành công hai hệ vật liệu: hạt hydrogel thường (Hydrogel A) và hạt hydrogel nổi (Hydrogel B) từ mủ trôm và alginate.
  4. Khảo sát và đánh giá toàn diện các tính chất hóa lý, cơ tính, hình thái cấu trúc vi mô của vật liệu hydrogel tổng hợp được.
  5. Nghiên cứu khả năng lưu giữ và động học giải phóng hoạt chất kháng tiết acid pantoprazole của hệ hydrogel trong các điều kiện mô phỏng sinh học.

Đối tượng nghiên cứu của khóa luận là vật liệu hydrogel polymer sinh học được phối trộn giữa mủ trôm (Sterculia foetida/urens) và sodium alginate, khâu mạch bằng liên kết ion với các tác nhân chứa canxi ($CaCl_2$, $CaCO_3$), cùng mô hình nạp và giải phóng hoạt chất pantoprazole. Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm tại hệ thống phòng thí nghiệm thuộc Bộ môn Công nghệ Hóa học, Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, hoàn thành vào tháng 07 năm 2023. Phạm vi đánh giá giải phóng in vitro được thực hiện trong dung dịch đệm pH = 2.2 (mô phỏng dịch vị dạ dày) và dung dịch đệm pH = 7.4 (mô phỏng dịch ruột non).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận phát triển trên nền tảng lý thuyết mạng lưới polymer ưa nước và cơ chế tạo gel ion (ionotropic gelation) dạng "hộp trứng" (egg-box model). Khi tiếp xúc với cation hóa trị hai ($Ca^{2+}$), các khối monomer $\alpha$-L-guluronic acid (G) trên mạch sodium alginate liên kết phối trí với ion canxi tạo thành các nút mạng không gian ba chiều bền vững. Tương tự, mủ trôm sau khi thủy phân bằng kiềm để loại bỏ các nhóm acetyl ($-\text{COCH}_3$) sẽ bộc lộ các gốc carboxylic ($-\text{COOH}$) tự do từ các đơn vị axit galacturonic và glucuronic, cho phép tham gia liên kết chéo với $Ca^{2+}$.

Cơ chế nhạy pH của hệ vật liệu hoạt động dựa trên bản chất polyelectrolyte anion:

  • Ở môi trường acid dịch vị ($\text{pH} = 2.2 < \text{p}K_a$), các nhóm carboxyl bị proton hóa ($-\text{COOH}$), lực đẩy tĩnh điện triệt tiêu, mạng lưới co cụm lại giúp bảo vệ hoạt chất bên trong khỏi sự phân hủy của acid.
  • Khi di chuyển sang môi trường trung tính hoặc kiềm nhẹ tại ruột non ($\text{pH} = 7.4 > \text{p}K_a$), các nhóm carboxyl bị ion hóa thành carboxylate ($-\text{COO}^-$), tạo ra lực đẩy tĩnh điện mạnh giữa các mạch polymer liền kề, làm giãn nở mắt lưới và thúc đẩy dung môi khuếch tán vào trong, giải phóng dược chất ra ngoài.

Động học trương nở và động học giải phóng dược chất được phân tích toán học dựa trên mô hình hàm lũy thừa Ritger - Peppas:

$$\frac{M_t}{M_\infty} = k \cdot t^n$$

Trong đó:

  • $M_t/M_\infty$ là phân số lượng thuốc hoặc lượng nước hấp thụ tại thời điểm $t$ so với trạng thái cân bằng.
  • $k$ là hằng số tốc độ phụ thuộc vào cấu trúc mạng gel.
  • $n$ là số mũ khuếch tán chỉ thị cơ chế vận chuyển ($n \le 0.45 - 0.5$ đặc trưng cho khuếch tán Fick; $0.5 < n < 1.0$ là khuếch tán dị thường non-Fick; $n = 1.0$ là vận chuyển Case II).
Nhóm danh mục Chi tiết chủng loại và thông số kỹ thuật
Nguyên liệu & Hóa chất Sodium alginate $(C_6H_7O_6Na)n$ (Shanghai Zhanyun Chemical); Mủ trôm thiên nhiên (Công ty CP Sản xuất Nông sản Đức Dũng); Hoạt chất Pantoprazole ($C{16}H_{15}F_2N_3O_4S$); $CaCO_3$ (99.0%), $KCl$ (99.5%) (Guangdong Guanghua Sci-Tech); $CH_3COOH$ (99.5%), $NaOH$ (96%), $CaCl_2$ (96%), $KH_2PO_4$ (99.5%), $HCl$ (36.0%) (Xilong Scientific); Nước cất 2 lần.
Thiết bị phân tích & Chế tạo Thiết bị đo quang phổ UV-Vis 2 chùm tia UH5300 (Hitachi); Kính hiển vi điện tử quét SEM TM4000Plus tích hợp đầu dò EDX (Hitachi); Máy đo phổ hồng ngoại biến đổi Fourier Jasco FT/IR-4700; Thiết bị kiểm tra cơ tính CT3 Texture Analyzer; Thiết bị sấy đông khô Yamato DC401; Tủ sấy đối lưu Memmert UN110; Bể siêu âm Sturdy UC-150; Máy khuấy từ gia nhiệt IKA C-MAG HS7; Cân phân tích 4 số Ohaus PX224/E.
Phương pháp thực nghiệm Thủy phân mủ trôm bằng dung dịch $NaOH$ 1 M kết hợp tinh chế tủa trong ethanol; Phương pháp nhỏ giọt tạo gel ion (ionotropic gelation); Phương pháp đo trọng lượng khảo sát tỷ lệ trương nở (Swelling Ratio - SR); Phương pháp trắc quang UV-Vis dựng đường chuẩn định lượng thuốc.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 cung cấp cơ sở dữ liệu chuyên sâu về ba nhóm nội dung: vật liệu hydrogel, các nguyên liệu thành phần và các phương pháp phân tích thực nghiệm. Tác giả phân tích chi tiết bản chất mạng lưới hydrogel liên kết vật lý và hóa học, cơ chế nhạy pH của các polymer polyelectrolyte, các phương pháp nạp thuốc (trực tiếp trong quá trình tạo gel hoặc ngâm khuếch tán sau tổng hợp) và cơ chế giải phóng thuốc (kiểm soát khuếch tán, kiểm soát trương nở, kiểm soát phân cắt hóa học).

Về nguyên liệu, tác giả trình bày đặc tính cấu trúc của pantoprazole—một chất ức chế bơm proton $H^+/K^+\text{-ATPase}$ có nhiệt độ nóng chảy $139 - 140^\circ\text{C}$, hoạt động trong môi trường acid nhưng rất kém bền; cấu trúc của sodium alginate gồm các khối mannuronic acid (M) và guluronic acid (G); và cấu trúc phân nhánh phức tạp của mủ trôm tự nhiên gồm $55 - 60%$ galactose và rhamnose, $37 - 40%$ axit uronic và $8%$ nhóm acetyl. Tác giả nhấn mạnh tính chất của mủ trôm: trương nở $60 - 100$ lần thể tích trong nước nhưng khó tan do liên kết acetyl, cần thiết phải xử lý kiềm hóa nhằm deacetyl hóa để cải thiện độ tan và giải phóng nhóm carboxylate tham gia tạo mạng gel. Cuối chương, các nguyên lý phân tích cấu trúc như FTIR (vùng quét $4000 - 400\text{ cm}^{-1}$), kính hiển vi điện tử quét SEM, phổ tán sắc năng lượng tia X EDX, quang phổ UV-Vis và các phương trình toán học khuếch tán Fick được hệ thống hóa.

Chương 2: Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết quy trình chuẩn bị mẫu và phương pháp đo đạc. Quy trình deacetyl hóa mủ trôm được tiến hành qua các bước: ngâm 2 g mủ trôm trong 100 mL nước cất suốt 24 giờ tạo huyền phù; bổ sung 33.3 mL dung dịch $NaOH$ 1 M (tỷ lệ thể tích $NaOH$ : dịch mủ trôm là 1:3), khuấy từ trong 30 phút; trung hòa lượng kiềm dư bằng $HCl$ 1 M, khuấy tiếp 30 phút; kết tủa dung dịch mủ trôm bằng ethanol $96.5%$ (tỷ lệ thể tích dịch mủ trôm : ethanol là 2:1); lọc tách và rửa sạch tủa nhiều lần bằng ethanol $75%$; sấy khô ở $45^\circ\text{C}$ đến khối lượng không đổi và nghiền thành bột mịn.

Quy trình chế tạo hai hệ hydrogel:

  • Hạt Hydrogel A (hạt thường): Hòa tan hoàn toàn mủ trôm đã xử lý và sodium alginate trong nước cất; dùng kim tiêm nhỏ từng giọt dung dịch hỗn hợp vào bể chứa dung dịch liên kết ngang $CaCl_2$ đang khuấy nhẹ để tạo gel ion bên ngoài (external gelation).
  • Hạt Hydrogel B (hạt nổi): Phối trộn thêm muối $CaCO_3$ vào dung dịch mủ trôm và sodium alginate trước khi tạo giọt; khi tiếp xúc với môi trường chứa acid hoặc tạo gel nội vi, phản ứng sinh khí $CO_2$ bị giữ lại trong khung gel xốp kết hợp ion $Ca^{2+}$ nội tại, giúp giảm khối lượng riêng và tạo khả năng nổi cho hạt.

Tác giả thiết lập ma trận khảo sát ảnh hưởng đơn biến của: nồng độ sodium alginate (từ $0.5%\text{ w/v}$), nồng độ mủ trôm (từ $0.25%\text{ w/v}$) và nồng độ chất liên kết ngang $CaCl_2$ (từ 0.05 M đến 0.5 M). Quy trình đo phổ FTIR, ảnh SEM mặt cắt, phổ EDX bề mặt/lõi, phép đo lực nén cơ tính bằng máy CT3, cùng kỹ thuật đo quang phổ hấp thụ UV-Vis xây dựng 4 đường chuẩn của pantoprazole trong các môi trường (đệm $\text{pH} = 2.2$, đệm $\text{pH} = 7.4$, dung dịch $CaCl_2$, dung dịch $CaCl_2 + \text{acid acetic}$) được quy chuẩn hóa.

Chương 3: Kết quả và bàn luận

Chương 3 trình bày các số liệu thực nghiệm và thảo luận cơ chế tương tác:

  1. Khảo sát quá trình tạo gel và độ trương nở:

    • Khi tăng hàm lượng SA từ $0.5%\text{ w/v}$, mật độ khâu mạng tăng lên khiến cấu trúc hydrogel trở nên chặt chẽ, dẫn đến mức độ trương nở của hạt giảm dần.
    • Khi tăng hàm lượng mủ trôm từ $0.25%\text{ w/v}$, số lượng nhóm ưa nước gia tăng trong mạng lưới làm tăng khả năng hút nước, khiến mức độ trương nở tăng dần.
    • Khi tăng nồng độ $CaCl_2$ lên đến 0.5 M, mật độ liên kết ngang ion giữa $Ca^{2+}$ và các nhóm carboxylate tăng cao, cản trở sự xâm nhập của các phân tử nước, làm độ trương nở suy giảm rõ rệt.
    • Kết hợp dữ liệu trương nở và kiểm tra độ bền cơ tính trên thiết bị CT3, tác giả đã xác định công thức tối ưu: Mủ trôm = $1.25%\text{ w/v}$, Sodium alginate = $2%\text{ w/v}$ và $CaCl_2 = 0.1\text{ M}$.

  2. Hành vi nhạy pH và động học trương nở:

    • Trong dung dịch đệm $\text{pH} = 7.4$, độ trương nở của cả hai loại hạt lớn hơn rất nhiều so với trong môi trường đệm $\text{pH} = 2.2$. Nguyên nhân do ở pH kiềm nhẹ, các nhóm acid carboxylic bị phân ly hoàn toàn thành ion âm, lực đẩy tĩnh điện làm giãn nở tối đa cấu trúc mạng.
    • Mẫu Hydrogel B (chứa chất trợ nổi $CaCO_3$) thể hiện mức độ trương nở thấp hơn Hydrogel A ở cả hai môi trường pH do cấu trúc liên kết nội tại đặc hơn. Đồ thị $\ln(M_t/M_\infty)$ theo $\ln t$ xác nhận quá trình hút nước tuân theo cơ chế khuếch tán.

  3. Đặc trưng vi cấu trúc (SEM, EDX, FTIR):

    • Ảnh SEM mặt cắt bên trong chỉ ra Hydrogel B có cấu trúc vi mô tương đối đặc, ít lỗ xốp rỗng hơn so với Hydrogel A.
    • Phổ tán xạ EDX ghi nhận sự hiện diện rõ ràng của nguyên tố C và O (khung polysaccharide) cùng sự xuất hiện của đỉnh canxi, minh chứng ion $Ca^{2+}$ đã khuếch tán và liên kết ngang thành công trong lòng hạt. Tỷ lệ phần trăm nguyên tố canxi trong Hydrogel B đạt $11.8%$, cao hơn đáng kể so với Hydrogel A (đạt khoảng $4.\text{x}%$).
    • Phổ FTIR ghi nhận đầy đủ các dải dao động đặc trưng của mủ trôm và sodium alginate, khẳng định hai polymer đã phối hợp ổn định trong mạng hydrogel mà không bị phá vỡ nhóm chức.

  4. Khả năng giữ và giải phóng hoạt chất Pantoprazole:

    • Hiệu suất nạp/lưu giữ thuốc của cả hai hệ Hydrogel A và B đều đạt giá trị cao (trên $80%$).
    • Sau 24 giờ thử nghiệm in vitro, lượng thuốc giải phóng trong môi trường acid dạ dày giả lập ($\text{pH} = 2.2$) được hạn chế ở mức thấp: Hydrogel A đạt $44.40%$ và Hydrogel B đạt xấp xỉ $40.\text{x}%$. Tại môi trường ruột non ($\text{pH} = 7.4$), lượng thuốc giải phóng gia tăng vượt trội.
    • Số mũ khuếch tán $n$ thu được từ mô hình toán học giải phóng thuốc khẳng định quá trình phóng thích pantoprazole từ hệ hydrogel tuân theo cơ chế khuếch tán Fick ($n \le 0.45$).

Kết quả và đóng góp

Thông số / Chỉ tiêu khảo sát Hạt Hydrogel A (Hạt chuẩn) Hạt Hydrogel B (Hạt nổi) Ý nghĩa khoa học & kỹ thuật
Thành phần tối ưu MT $1.25%\text{ w/v}$, SA $2%\text{ w/v}$, $CaCl_2\text{ }0.1\text{ M}$ MT $1.25%$, SA $2%$, $CaCl_2\text{ }0.1\text{ M} + CaCO_3$ Đạt trạng thái cân bằng giữa độ bền cơ lý và khả năng trương nở.
Hình thái mặt cắt (SEM) Cấu trúc xốp, nhiều không gian rỗng Cấu trúc tương đối đặc, ít khoang rỗng $CaCO_3$ làm tăng mật độ pha rắn và tham gia khâu mạng nội tại.
Hàm lượng Ca (EDX) Thấp hơn ($\sim 4.\text{x}%$) $11.8%$ Lượng canxi tích hợp trong hệ gel nổi cao hơn gần 3 lần.
Độ trương nở tại pH 2.2 vs 7.4 Thấp ở pH 2.2, tăng mạnh ở pH 7.4 Thấp hơn Hydrogel A ở cả 2 môi trường Thể hiện tính nhạy pH rõ nét; bảo vệ lõi thuốc trong môi trường acid.
Hiệu suất giữ thuốc (EE) $> 80%$ $> 80%$ Khả năng nạp pantoprazole hiệu quả cao từ phương pháp chế tạo.
Giải phóng thuốc sau 24h (pH 2.2) $44.40%$ $\sim 40.\text{x}%$ Kìm hãm giải phóng trong dạ dày, tránh thoái hóa pantoprazole.
Động học giải phóng Tuân theo khuếch tán Fick Tuân theo khuếch tán Fick Dược chất giải phóng có kiểm soát qua lớp mạng khuếch tán.

Công trình đóng góp giải pháp điều chế vật liệu hydrogel composite mới từ nguồn polysaccharide mủ trôm nội địa sau khi kiềm hóa, phối trộn cùng sodium alginate để làm chất mang giải phóng có kiểm soát. Tác giả tự nêu bật các đóng góp chính:

  • Chứng minh tính khả thi của quy trình biến tính thủy phân mủ trôm bằng $NaOH$ để ứng dụng vào công nghệ tạo màng và tạo hạt hydrogel liên kết ngang ion với $Ca^{2+}$.
  • Chế tạo thành công hạt hydrogel có khả năng nổi (Hydrogel B) nhờ sự tích hợp muối $CaCO_3$, giúp tăng cường thời gian lưu giữ tại vùng tiêu hóa trên.
  • Thiết lập hệ dẫn thuốc nhạy pH bảo vệ hiệu quả hoạt chất pantoprazole khỏi sự phân hủy trong môi trường acid dịch vị ($\text{pH} = 2.2$) và giải phóng bền vững theo cơ chế khuếch tán Fick, mở ra hướng ứng dụng cụ thể trong điều trị viêm loét dạ dày - tá tràng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế của đề tài: Các thử nghiệm đánh giá khả năng lưu giữ và giải phóng hoạt chất pantoprazole mới chỉ dừng lại ở quy mô in vitro trong các dung dịch đệm tĩnh mô phỏng sinh học ($\text{pH} = 2.2$ và $\text{pH} = 7.4$), chưa có điều kiện khảo sát động học giải phóng dưới tác động nhu động co bóp thực tế của dạ dày hoặc thử nghiệm tiền lâm sàng in vivo trên mô hình động vật. Các thử nghiệm đánh giá độ ổn định của hệ hydrogel trong điều kiện bảo quản dài hạn cũng chưa được ghi nhận trong văn bản.
  • Hướng phát triển tiếp theo: Tác giả đề xuất định hướng nghiên cứu sâu hơn về khả năng nổi thực tế và thời gian nổi liên tục của hạt Hydrogel B trong môi trường dịch vị mô phỏng; tối ưu hóa tỷ lệ $CaCO_3$ và chất tạo bọt khí để kiểm soát tỷ trọng hạt; khảo sát tương thích sinh học chuyên sâu (độc tính tế bào, độ bám dính niêm mạc dạ dày); đồng thời mở rộng thử nghiệm nạp các nhóm kháng sinh (như amoxicillin, metronidazole) nhằm định hướng phác đồ phối hợp diệt trừ vi khuẩn Helicobacter pylori.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và thực tiễn cao đối với sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc các chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học, Hóa Polymer, Khoa học Vật liệu, Công nghệ Sinh học và Công nghệ Dược phẩm.

Các nội dung có giá trị ứng dụng và kế thừa trực tiếp bao gồm:

  • Quy trình công nghệ thủy phân mủ trôm thiên nhiên bằng dung dịch $NaOH$ kết hợp tinh chế kết tủa phân đoạn bằng cồn ethanol để thu hồi mủ trôm biến tính có khả năng tan và hoạt tính tạo gel cao.
  • Bộ thông số thực nghiệm về tỷ lệ phối trộn tối ưu giữa mủ trôm ($1.25%\text{ w/v}$), sodium alginate ($2%\text{ w/v}$) và muối liên kết ngang $CaCl_2$ ($0.1\text{ M}$) để chế tạo hạt hydrogel cân bằng giữa cơ tính và độ trương nở.
  • Phương pháp luận chi tiết trong việc phân tích động học trương nở và động học giải phóng thuốc theo mô hình toán học Ritger - Peppas trên nền dữ liệu quang phổ UV-Vis.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao mủ trôm thiên nhiên cần phải trải qua quá trình thủy phân bằng dung dịch NaOH trước khi phối trộn tạo hydrogel?
Mủ trôm tự nhiên có cấu trúc polysaccharide phân nhánh chứa khoảng $8%$ nhóm acetyl, khiến vật liệu chỉ có khả năng trương nở hút nước mạnh ($60 - 100$ lần thể tích) nhưng thực tế gần như không hòa tan trong nước ($< 0.02%$ trong nước lạnh). Quá trình xử lý bằng dung dịch $NaOH$ 1 M giúp loại bỏ các nhóm acetyl (deacetyl hóa), làm chuỗi polymer mở rộng, chuyển hóa mủ trôm thành dạng tan được trong nước và bộc lộ các nhóm carboxylate ($-\text{COO}^-$) tự do để liên kết ngang với ion $Ca^{2+}$.

2. Muối canxi cacbonat ($CaCO_3$) đóng vai trò gì trong việc chế tạo hạt Hydrogel B?
Muối $CaCO_3$ đóng vai trò kép: vừa là chất trợ nổi sinh bọt khí giúp làm giảm khối lượng riêng để hạt có thể nổi trong dịch vị, vừa đóng vai trò như một tác nhân tạo liên kết ngang nội vi (internal gelation). Khi phân ly, các ion $Ca^{2+}$ từ $CaCO_3$ liên kết trực tiếp với các chuỗi polymer, làm cho cấu trúc mặt cắt bên trong của hạt Hydrogel B đặc hơn, ít không gian rỗng hơn và có hàm lượng canxi đo bằng EDX ($11.8%$) cao hơn mẫu hạt thường A.

3. Công thức thành phần nào được tác giả lựa chọn là tối ưu nhất và dựa trên các tiêu chí nào?
Tác giả lựa chọn công thức gồm mủ trôm nồng độ $1.25%\text{ w/v}$, sodium alginate nồng độ $2%\text{ w/v}$ và dung dịch chất liên kết ngang $CaCl_2$ nồng độ $0.1\text{ M}$. Công thức này được chọn dựa trên sự kết hợp hài hòa giữa dữ liệu tỷ lệ trương nở (đảm bảo độ giãn nở nhạy pH tốt) và kết quả kiểm tra độ bền cơ tính trên thiết bị CT3 Texture Analyzer (đảm bảo hạt gel không bị vỡ nát hoặc quá giòn trong quá trình thao tác).

4. Khả năng giải phóng hoạt chất pantoprazole của hệ hydrogel thay đổi như thế nào giữa môi trường dạ dày và ruột non?
Hệ hydrogel thể hiện tính nhạy pH vượt trội: trong môi trường giả lập dịch dạ dày ($\text{pH} = 2.2$), mạng lưới hydrogel co lại giúp hạn chế giải phóng thuốc (sau 24 giờ Hydrogel A chỉ giải phóng $44.40%$ và Hydrogel B giải phóng khoảng $40.\text{x}%$). Ngược lại, khi sang môi trường giả lập dịch ruột ($\text{pH} = 7.4$), các nhóm carboxyl bị ion hóa gây lực đẩy tĩnh điện làm hạt trương nở mạnh, lượng pantoprazole giải phóng tăng lên rõ rệt, bảo vệ hoạt chất không bị phân hủy bởi acid dạ dày trước khi đến vị trí hấp thu.

5. Cơ chế giải phóng pantoprazole từ hệ hạt hydrogel tuân theo quy luật động học nào?
Khi khớp dữ liệu thực nghiệm vào mô hình toán học lũy thừa Ritger - Peppas thông qua đồ thị $\ln(M_t/M_\infty)$ theo $\ln t$, giá trị số mũ khuếch tán $n$ thu được đều nằm trong vùng $n \le 0.45 - 0.5$. Kết quả này khẳng định quá trình phóng thích pantoprazole ra khỏi chất mang hydrogel mủ trôm - alginate hoàn toàn tuân theo cơ chế khuếch tán Fickian cổ điển (Fickian diffusion).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Thân Ngọc Khánh Linh đã nghiên cứu và phát triển thành công quy trình điều chế hai hệ vật liệu hydrogel nhạy pH dạng hạt thường (Hydrogel A) và hạt nổi (Hydrogel B) từ hai nguồn polymer sinh học là mủ trôm deacetyl hóa và sodium alginate với tác nhân liên kết ion $Ca^{2+}$. Các kết quả phân tích cấu trúc SEM, EDX, FTIR và cơ tính khẳng định vật liệu tối ưu có độ bền mạng lưới cao, mang đặc tính nhạy pH rõ rệt với độ trương nở trong môi trường đệm $\text{pH} = 7.4$ lớn hơn nhiều so với đệm $\text{pH} = 2.2$. Hoạt chất pantoprazole được nạp thành công vào hệ hydrogel với hiệu suất lưu giữ vượt trên $80%$ và giải phóng có kiểm soát theo cơ chế khuếch tán Fick, kìm hãm sự phân rã thuốc trong môi trường acid dạ dày giả định. Công trình mang lại giá trị thực tiễn quan trọng cho lĩnh vực công nghệ hóa dược và vật liệu y sinh, tạo tiền đề khai thác bền vững nguồn tài nguyên mủ trôm thiên nhiên Việt Nam trong các hệ phân phối thuốc tiên tiến.