CHƯƠNG 1.Tổng quan về retinyl palmitat 1.Công thức hóa học, danh pháp All-trans-retinyl palmitat là dẫn xuất ester của vitamin A, thuộc nhóm chất retinoids, được điều chế bằng cách ngưng tụ nhóm carboxy của acid palmitic với nhóm hydroxy của all-trans-retinol (Hình 1. Cấu trúc phân tử của retinyl palmitat - Công thức phân tử: C36H60O2 - Danh pháp theo IUPAC: [(2E,4E,6E,8E)-3,7-dimethyl-9-(2,6,6-trimethyl cyclohexen-1-yl)nona-2,4,6,8-tetraenyl] hexadecanoate. - Tên gọi khác: vitamin A palmitat, retinol palmitat.Tính chất vật lí, hóa học - Tính chất vật lí: o Cảm quan: chất lỏng màu vàng, sánh như dầu. o Khối lượng phân tử: 524,9 g/mol [28] o Log P = 15,51 [36].
o Tính tan: tan trong hầu hết các dung môi hữu cơ (ethanol, isopropanol, cloroform, aceton), chất béo và dầu. Không tan trong nước và glycerol [36]. o Nhiệt độ nóng chảy: 27 – 29oC [36]. o Nhiệt độ sôi: 607,5oC (tại 760 mmHg) [36].
- Tính chất hóa học o Bị đồng phân hóa và phân hủy bởi tia UV [6]. o Tính khử: khi tiếp xúc với không khí hoặc khí oxy sẽ bị oxy hóa thành chất không có hoạt tính [6]. Độ ổn định Do đặc tính kém bền và nhạy cảm với tác động của tia UV và các tác nhân oxy hóa, độ ổn định của retinyl palmitat (RP) biến đổi phụ thuộc vào sự có mặt của các chất chống oxy hóa và điều kiện bảo quản. RP cần được bảo quản trong bao bì kín, tránh ánh sáng ở nơi mát do nhiệt độ làm tăng tốc độ phản ứng oxy hóa và phân hủy RP [36].
Ngoài ra, pH môi trường cũng là một yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định. Theo nghiên cứu của Carlotti và cộng sự, độ ổn định của RP trong môi trường gel pH 4,0 và 8,0 kém hơn so với gel pH 5,6 và 7,0 [12]. Phân bố và chuyển hóa retinyl palmitat trong da Retinyl ester đi vào trong da sẽ được lưu trữ trong các tế bào trước khi tham gia các phản ứng chuyển hóa để duy trì nồng độ cân bằng của retinol trong da. Nơi lưu trữ retinyl ester chưa được biết rõ, nhưng có một số chứng cứ cho thấy retinyl ester có thể được lưu trữ trong các giọt lipid trung tính trong tế bào chất.
Nghiên cứu của Takagawa và Hirosawa năm 1989 đã mô tả hiện tượng tích lũy retinyl palmitat trong các giọt lipid ở các nguyên bào sợi được nuôi cấy trong môi trường có nồng độ retinol tương đương với nồng độ retinol sinh lý trong tế bào [45], bên cạnh đó, sự có mặt của các giọt lipid trung tính trong tế bào keratin cũng đã được chứng minh [16]. Retinyl ester cần phải chuyển hóa thành acid retinoic để có tác dụng sinh học. Con đường chuyển hóa diễn ra theo cơ chế oxy hóa, gồm ba giai đoạn như được mô tả ở hình 1. Con đường chuyển hóa của retinyl palmitat Retinyl ester nội bào được huy động từ nơi lưu trữ và thủy phân bởi enzym retinyl ester hydrolase (REH) thành retinol [16].
Phản ứng nghịch (ester hóa retinol) có thể xảy ra dưới sự xúc tác của enzym lecithin:retinol acyltransferase (LRAT) [21]. Giai đoạn chuyển hóa retinol thành retinaldehyde được xúc tác bởi hai họ enzym cytoplasmic alcohol/retinol dehydrogenase (ADHs) hoặc microsomal retinol dehydrogenase (RDHs), cả hai đều phân bố ở lớp nền thuộc lớp thượng bì của da. Sau đó, retinaldehyde được oxy hóa thành acid retinoic nhờ các enzym retinaldehyde dehydrogenase (RALDHs). Phản ứng chuyển retinol thành retinaldehyd có thể đảo ngược nhờ enzym RALR, nhưng phản ứng oxy hóa thành acid retinoic chỉ diễn ra theo một chiều [16].Tác dụng của retinyl palmitat trên da Tác dụng của các retinoids bôi trên da chủ yếu liên quan đến cơ chế điều hòa biểu hiện gen kích hoạt bởi acid retinoic gắn với thụ thể.
Các thụ thể này bao gồm nhóm thụ thể acid retinoic (RAR) và nhóm thụ thể retinoid X (RXR), có trên các tế bào keratin ở lớp thượng bì của da. Việc kích hoạt chúng giúp điều chỉnh nhiều quá trình sinh học quan trọng của da như tăng sinh và biệt hóa tế bào, liền sẹo và lão hóa, từ đó dẫn đến retinoids dùng trên da có những tác dụng như làm lành vết thương và chống lão hóa. Bên cạnh đó, có bằng chứng cho thấy retinyl palmitat có những tác dụng khác trên da mà không thông qua cơ chế trên, ví dụ tác dụng bảo vệ da khỏi tia UV [16], [44]. Làm lành vết thương Vitamin A giúp kích thích tái tạo biểu bì, tăng tốc độ quá trình đóng miệng vết thương và phục hồi cấu trúc biểu mô do acid retinoic ảnh hưởng đến sự sản xuất các cytokines, các chất xúc tác di chuyển tế bào keratin và các yếu tố tăng trưởng như TGF- β1 và IGF-1 – là các protein có chức năng kiểm soát sự phát triển, tăng sinh và biệt hóa tế bào.
Thêm vào đó, acid retinoic còn giúp tăng cường sản xuất các thành phần chất nền ngoại bào như collagen và fibronectin, đồng thời giảm thoái hóa chất nền metalloproteinase [16], [48], [49]. Chống lão hóa Acid retinoic có tác dụng chống lão hóa da do hoạt chất này kích thích sinh tổng hợp procollagen và ức chế tổng hợp enzym gây phân hủy collagen, đồng thời thúc đẩy sự tăng sinh và biệt hóa tế bào keratin lớp thượng bì, tăng sản xuất chất nền ngoại bào và tăng sinh mạch máu dưới da [36], [40]; do đó làm tăng độ dày lớp hạ bì và biểu bì, tăng liên kết giữa các lớp da, góp phần làm giảm nếp nhăn và các biểu hiện lão hóa. Bảo vệ da trước tia UV Antille và cộng sự đã báo cáo rằng sử dụng 2% retinyl palmitat bôi trên da một lần mỗi ngày trong 2 ngày có khả năng bảo vệ da khỏi ban đỏ do tia UVB gây ra tương đương với một sản phẩm kem chống nắng có chỉ số SPF là 20 [9]. Ngoài ra, retinyl palmitat còn được ứng dụng để bảo vệ ADN khỏi bị phá hủy bởi tia UVB.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hiệu quả bảo vệ da của retinyl palmitat là do hấp thụ tia UV, không phải do tác dụng lên gen đáp ứng với retinoid [36]. Tổng quan về hệ tiểu phân nano lipid 1. Giới thiệu chung về hệ tiểu phân nano lipid Đầu những năm 1990, nhóm nghiên cứu của Müller cùng cộng sự đã phát triển hệ tiểu phân nano lipid thế hệ thứ nhất gọi là hệ tiểu phân nano lipid rắn (Solid lipid nanoparticles – SLNs), có cấu trúc gồm phần lõi lipid rắn và lớp vỏ chất diện hoạt bao quanh lõi lipid. SLN kết hợp các ưu điểm đồng thời khắc phục các nhược điểm của các 4 hệ mang thuốc sử dụng lipid truyền thống (nhũ tương, liposome) như độ ổn định, khả năng bảo vệ và dung hợp dược chất.
Tuy nhiên, hệ SLN vẫn gặp phải một số hạn chế như khả năng nạp dược chất không cao do độ tan của dược chất trong lipid rắn thấp, hiện tượng tống xuất dược chất ra khỏi hạt nano do sự biến đổi cấu trúc lipid trong quá trình bảo quản [3], [30]. Các hạn chế này đã dẫn đến việc nghiên cứu và phát triển hệ mang lipid cấu trúc nano (Nanostructured lipid carriers – NLCs). Việc sử dụng đồng thời lipid lỏng và lipid rắn tạo ra khung xốp lipid với nhiều vị trí trống để chứa dược chất, thêm vào đó khả năng hòa tan của dược chất trong lipid lỏng cao hơn lipid rắn giúp cải thiện hiệu suất nạp dược chất và hạn chế tình trạng đẩy dược chất ra khỏi tiểu phân, kiểm soát giải phóng dược chất tốt hơn. NLC thể hiện tính ưu việt so với các hệ chất mang lipid khác như dễ sản xuất, độc tính thấp, khả năng nạp dược chất cao và ổn định về mặt vật lý, vì vậy được ứng dụng nhiều trong dược phẩm cũng như mỹ phẩm [3], [30].
Dược chất Dược chất trong hệ nano lipid có thể là dược chất thân dầu hoặc dược chất thân nước. Dễ dàng đưa dược chất thân dầu vào hệ nano do những chất này tan tốt trong lipid lỏng. Với dược chất thân nước, việc bào chế hệ nano gặp khó khăn do dược chất bị phân tán lại vào pha nước dẫn đến hiệu suất nạp dược chất thấp, giải phóng dược chất nhanh. Lipid Lipid là thành phần chính của hệ tiểu phân nano lipid, bao gồm lipid rắn và lipid lỏng, đóng vai trò là chất mang.
Thường sử dụng các loại lipid không độc với cơ thể và có cấu tạo gần giống với lipid sinh lý, ví dụ như các acid béo, glycerid, sáp, triglycerid mạch trung bình và các loại dầu lỏng khác [3], [38]. Chất diện hoạt Chất diện hoạt có tính lưỡng thân nên sẽ hấp thụ lên bề mặt phân cách, làm giảm năng lượng tự do bề mặt và do đó làm giảm sức căng bề mặt giữa hai pha. Chất diện hoạt đóng hai vai trò quan trọng trong quá trình hình thành hệ tiểu phân nano lipid, đó là tạo nhũ tương và ổn định các hạt nano lipid sau khi làm lạnh. Phần lớn các nghiên cứu sử dụng các chất diện hoạt thân nước như các Polysorbate, Poloxamer,… tuy nhiên các chất diện hoạt thân dầu (Span) hay lưỡng tính (Lecithin) cũng được ứng dụng để bào chế hệ NLC [38].
Ngoài ra, hệ NLC còn có thể chứa các thành phần khác như các muối vô cơ, polymer anion, các chất biến đổi bề mặt như acid hyaluronic, polyethylene glycol và các dẫn xuất [3], [38]. Một số nguyên liệu thường sử dụng trong bào chế hệ tiểu phân nano lipid được trình bày trong bảng 1. Một số tá dược dùng cho bào chế nano lipid Thành phần Nguyên liệu Tristearin, stearic acid, cetyl palmitat, Precirol® ATO 5, Lipid rắn Compritol® 888 ATO, Dynasan® 116, Dynasan® 118, Softisan® 154, Cutina® CP, Imwitor® 900 P, Geleol®, Gelot® 64. Tryglycerid mạch trung bình (MCT), oleic acid, squalene, Lipid lỏng isopropyl myristate,vitamin E, Transcutol® HP, Labrafil Lipofile® WL 1349, Labrafac® PG, Lauroglycol® FCC, Capryol® 90.
Natri deoxycholate, natri glycocholate, natri oleate, Pluronic® Chất diện F68, Pluronic® F127, các Tween, các Span, Brij 78, Myrj 52, hoạt Polyglycerol methyl glucose distearate, Lecithin, Phospholipon. - Muối vô cơ, polymer anion: mono-octyl phosphat, mono-decyl Thành phần phosphat, natri hexadecyl phosphat, natri dextran sulphat. khác - Chất biến đổi bề mặt: acid hyaluronic, PEG, Poloxamer, Poloxamin và các dẫn xuất PEG khác.Phân loại Dựa vào cấu trúc khung xốp lipid bên trong, NLC được chia làm ba loại [38]: Hình 1. Phân loại hệ NLC theo cấu trúc khung xốp lipid [19] a.
Loại I hay loại "tinh thể không hoàn hảo". NLC loại I được cấu tạo bởi hỗn hợp lipid rắn – thường sử dụng hỗn hợp triglycerid của các acid béo bão hòa hoặc chưa bão hòa với chuỗi carbon dài – phối hợp với lượng nhỏ dầu. Sự sắp xếp lộn xộn của các lipid rắn khác nhau tạo nên khung xốp lipid rắn với nhiều vùng khuyết lipid lỏng. Các vùng khuyết là vị trí phù hợp để nạp dược chất thân dầu trong tiểu phân.
Loại II hay loại “vô định hình”.