Luận văn thạc sĩ: Khả năng tạo hạt nano và sub-micro của dược phẩm

Luận văn thạc sĩ y tế phân tích công nghệ hóa học nghiên cứu khả năng tạo hạt nano và sub micro của một số loại dược phẩm, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp

• Tác giả: Nguyễn Lê Quốc Hoàn
• Người hướng dẫn: TS. Lê Thị Kim Phụng
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học
• Đề tài: Nghiên cứu khả năng tạo hạt nano và sub micro trong dược phẩm
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Bài viết này nghiên cứu khả năng tạo hạt nano và hạt sub-micro trong ngành dược phẩm thông qua công nghệ nano. Việc tạo ra các hạt có kích thước nhỏ giúp cải thiện tính chất vật lý của thuốc, từ đó nâng cao hiệu quả điều trị. Trong bối cảnh Việt Nam, việc áp dụng công nghệ tiên tiến vào sản xuất dược phẩm là rất cần thiết để cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu nhập khẩu. Điều này đặc biệt quan trọng trong việc phát triển các loại thuốc mới có khả năng hấp thụ tốt hơn và ít tác dụng phụ hơn.

II. Tổng quan về công nghệ tạo hạt

Công nghệ RESS (Rapid Expansion of Supercritical Solutions) đã được nghiên cứu và áp dụng để tạo ra hạt nano và hạt sub-micro. Phương pháp này cho phép tạo ra các hạt với kích thước đồng nhất và phân bố kích thước hẹp, giúp tối ưu hóa tính năng sinh học của thuốc. Nghiên cứu cho thấy rằng các yếu tố như áp suất hòa tan, nhiệt độ hòa tan và nhiệt độ vòi phun có ảnh hưởng lớn đến kích thước của các hạt tạo thành. Cụ thể, áp suất hòa tan từ 150-300 bar và nhiệt độ hòa tan từ 45-60°C đã được xác định là các điều kiện tối ưu cho quá trình này.

2.1. Hạt nano trong dược lý

Hạt nano có thể cải thiện tính năng sinh học của thuốc, giúp tăng cường khả năng hấp thụ và sinh khả dụng. Việc sử dụng hạt nano trong dược phẩm không chỉ giúp cải thiện hiệu quả điều trị mà còn giảm thiểu tác dụng phụ. Nghiên cứu cho thấy rằng các hạt nano có khả năng thẩm thấu tốt hơn qua màng sinh học, từ đó nâng cao hiệu quả điều trị của thuốc. Các hạt này có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm điều trị ung thư, nhiễm trùng và các bệnh lý mãn tính khác.

2.2. Hạt sub micro trong ứng dụng dược phẩm

Hạt sub-micro cũng đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện tính chất vật lý của thuốc. Chúng có thể giúp tăng cường khả năng phân tán và hòa tan trong môi trường sinh học. Việc nghiên cứu và phát triển các hạt sub-micro có thể mang lại nhiều lợi ích cho ngành dược phẩm, đặc biệt trong việc sản xuất các loại thuốc có tính năng hoạt động cao và ổn định hơn. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các hạt sub-micro có thể cải thiện đáng kể hiệu quả điều trị khi được sử dụng trong các công thức thuốc.

III. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp RESS để tạo ra hạt nano và hạt sub-micro từ salicylic acid. Các yếu tố được khảo sát bao gồm áp suất hòa tan, nhiệt độ hòa tan và nhiệt độ vòi phun. Kết quả cho thấy rằng áp suất hòa tan cao và nhiệt độ vòi phun thích hợp có thể tạo ra các hạt có kích thước nhỏ hơn và phân bố đồng đều hơn. Việc áp dụng mô hình ANSYS FLUENT để mô phỏng dòng CO2 trong vòi phun cũng đã cho thấy sự tương thích với các kết quả thực nghiệm, từ đó khẳng định tính chính xác của phương pháp nghiên cứu.

3.1. Thiết bị và quy trình thực nghiệm

Quá trình thực nghiệm được thực hiện với thiết bị chuyên dụng cho RESS, bao gồm hệ thống hòa tan và vòi phun. Các mẫu salicylic acid được hòa tan trong CO2 siêu tới hạn và được phun ra để tạo thành các hạt. Các thông số như áp suất, nhiệt độ và khoảng cách phun được điều chỉnh để tối ưu hóa kích thước và phân bố của hạt. Kết quả từ các thí nghiệm này đã cung cấp những thông tin quý giá cho việc phát triển các công thức thuốc mới.

IV. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng quá trình tạo hạt nano và hạt sub-micro từ salicylic acid có thể đạt được với các điều kiện tối ưu là áp suất hòa tan 150 bar, nhiệt độ hòa tan 60°C và nhiệt độ vòi phun 81,75°C. Kích thước trung bình của hạt đạt được là 0,4842 μm với tỷ lệ hạt nhỏ hơn 1 μm cao hơn 1,7661. Những kết quả này chứng tỏ rằng công nghệ RESS có thể được áp dụng hiệu quả trong sản xuất dược phẩm, mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp này.

4.1. Đánh giá hiệu quả của hạt nano

Việc tạo ra hạt nano không chỉ cải thiện tính chất vật lý mà còn nâng cao khả năng sinh khả dụng của thuốc. Các hạt nhỏ hơn cho phép thuốc dễ dàng thẩm thấu qua màng tế bào, từ đó nâng cao hiệu quả điều trị. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng hạt nano có thể cải thiện đáng kể hiệu quả điều trị so với các dạng thuốc truyền thống. Điều này khẳng định rằng việc nghiên cứu và phát triển công nghệ tạo hạt nano là rất cần thiết cho ngành dược phẩm hiện đại.

V. Kết luận

Nghiên cứu này đã chứng minh khả năng tạo hạt nano và hạt sub-micro từ salicylic acid bằng công nghệ RESS. Kết quả cho thấy các yếu tố như áp suất hòa tan và nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến kích thước và phân bố của hạt. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn mở ra những cơ hội mới trong phát triển dược phẩm tại Việt Nam. Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc mở rộng ứng dụng của công nghệ này trong sản xuất các loại thuốc khác.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -------------------- NGUYỄN LÊ QUỐC HOÀN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TẠO HẠT NANO VÀ SUB MICRO CỦA MỘT SỐ LOẠI DƯỢC PHẨM Chuyên ngành : Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học Mã số ngành : 60 52 77 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2012 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. Lê Thị Kim Phụng Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS. Lê Anh Kiên Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS.

Trần Tấn Việt Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc Gia TP.HCM, ngày 4 tháng 1 năm 2013. Thành viên hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ gồm: 1. Phạm Thành Quân Chủ tịch 2. Lê Thị Kim Phụng Ủy viên 3.

Lê Anh Kiên Ủy viên 4. Trần Tấn Việt Ủy viên 5. Nguyễn Đình Quân Thư ký Xác nhận của Chủ tịch hội đồng đánh giá luận văn và Bộ môn quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). Chủ tịch hội đồng đánh giá Luận văn Bộ môn quản lý chuyên ngành ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN LÊ QUỐC HOÀN MSHV:10290148 Ngày, tháng, năm sinh: 13/01/1987 Nơi sinh: TP.

Hồ Chí Minh Chuyên ngành: Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học Mã số : 605277 I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu khả năng tạo hạt nano và sub micro của một số loại dược phẩm. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1. Tổng quan về quá trình tạo hạt sử dụng phương pháp RESS.

Thực nghiệm nghiên cứu tạo hạt salicylic acid. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo hạt. Mô phỏng dòng CO 2 trong vòi phun trước khi tạo hạt. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 04/07/2011 IV.

NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/12/2012 V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. LÊ THỊ KIM PHỤNG Tp. năm 2013 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) TRƯỞNG KHOA….……… (Họ tên và chữ ký) Luaän vaên Thaïc só LÔØI CAÛM ÔN  Tröôùc tieân, vôùi loøng bieát ôn saâu saéc, toâi xin göûi lôøi caûm ôn chaân thaønh ñeán coâ Leâ Thò Kim Phuïng vaø thaày Leâ Anh Kieân, ngöôøi ñaõ taän tình höôùng daãn, truyeàn ñaït nhöõng kinh nghieäm vaø kieán thöùc nghieân cöùu khoa hoïc quyù baùu giuùp toâi hoaøn thaønh toát luaän vaên naøy.

Xin chaân thaønh caûm ôn taát caû caù c Thaày, Coâ khoa Kyõ thuaät Hoùa hoïc – Ñaïi hoïc Baùch Khoa ÑHQG Tp. Hoà Chí Minh, ñaëc bieät laø Boä moân Quaù trình vaø thieát bò vaø caùn boä Phoøng thí nghieäm troïng ñieåm Ñaïi hoïc Quoác gia Coâng ngheä hoùa hoïc vaø daàu khí ñaõ heát loøng truyeàn ñaït nhöõng kieán thöùc vaø giuùp toâi coù ñöôïc nhöõng ñieàu kieän hoïc taäp vaø thí nghieäm toát nhaát. Xin göûi lôøi caûm ôn ñeán taäp theå lôùp cao hoïc quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä hoùa hoïc K2010 vaø nhöõng ngöôøi baïn cuûa toâi ñaõ chia seõ vaø giuùp ñôõ toâi raát nhieàu trong quaù trình hoïc taäp cuõng nhö thöïc hieän luaän vaên naøy. Sau cuøng, toâi xin toû loøng bieát ôn saâu saéc ñeán gia ñình vaø taát caû nhöõng ngöôøi thaân yeâu nhaát cuûa toâi, ñaõ luoân ñoäng vieân, hoã trôï toâi veà vaät chaát laãn tinh thaàn trong suoát thôøi gian toâi theo hoïc vaø thöïc hieän luaän vaên taïi tröôøng Ñaïi hoïc Baùch Khoa Tp.

Hoà Chí Minh. TPHCM, ngaøy 20 thaùng 12 naêm 2012 Hoïc vieân Nguyeãn Leâ Quoác Hoaøn i Luaän vaên Thaïc só TÓM TẮT LUẬN VĂN Vieät Nam ñöôïc ñaùnh giaù laø moät trong nhöõng quoác gia giaøu tieàm naêng veà nguoàn döôïc lieäu. Tuy nhieân, do quy moâ saûn xuaát trong nöôùc coøn nhoû, ñôn giaûn veà chuûng loaïi vaø coâng ngheä laïc haäu neân phaàn lôùn caùc nguyeân lieäu phuïc vuï cho ngaønh coâng nghieäp taân döôïc phaûi nhaäp khaåu. Do ñoù, öùng duïng coâng ngheä tieân tieán nhö kyõ thuaät chaát loûng sieâu tôùi haïn vaøo quy trình saûn xuaát döôïc phaåm laø thöïc söï caàn thieát nhaèm caûi tieán quy trình vaø naâng cao chaát löôïng saûn phaåm.

Kyõ thuaät giaõn nôû nhanh dung dòch sieâu tôùi haïn (RESS) laø moät kyõ thuaät hieän ñaïi cho quaù trình taïo haït. Phöông phaùp coù khaû naêng taïo ra caùc haït sieâu nhoû, ñoàng ñeàu vaø saûn phaåm taïo thaønh hoaøn toaøn khoâng bò laãn dung moâi. Vôùi kích thöôùc sieâu nhoû, saûn phaåm seõ theo kòp caùc xu höôùng söû duïng döôïc phaåm hieän nay treân theá giôùi bôûi caùc öu ñieåm veà ñoä beàn, ñoä haáp thuï vaø hoaït tính sinh hoïc cuûa chuùng. Trong nghieân cöùu naøy, chuùng toâi tieán haønh nghieân cöùu khaû naêng taïo haït nano vaø sub micro baèng kyõ thuaät RESS döïa treân ñoái töôïng nghieân cöùu laø nguyeân lieäu döôïc phoå bieán salicylic acid.

Tieán haønh thí nghieäm khaûo saùt aûnh höôûng cuûa caùc yeáu toá aùp suaát hoøa tan (150 – 300 bar), nhieät ñoä hoøa tan (45 – 60oC) vaø nhieät ñoä voøi phun (75 – 100oC) ñeán kích thöôùc haït salicylic acid taïo thaønh. Keát quaû cho thaáy, 3 yeáu toá aùp suaát hoøa tan, nhieät ñoä hoøa tan vaø nhieät ñoä voøi phun coù aûnh höôûng ñeán ñöôøng kính trung bình cuûa haït; vaø 2 yeáu toá aùp suaát hoøa tan, nhieät ñoä hoøa tan aûnh höôûng ñeán tæ leä % haït nhoû (d ≤ 1μm)/ % haït lôùn (d > 1μm). Toái öu hoùa ñöôïc thöïc hieän treân töøng haøm muïc tieâu rieâng reõ hoaëc keát hôïp giöõa caùc haøm muïc tieâu. Keát quaû phöông aùn toái öu caû 2 haøm muïc tieâu: ñöôøng kính trung bình cuûa haït nhoû nhaát vaø tæ leä % haït nhoû/ % haït lôùn cao nhaát ñaït ñöôïc taïi ñieàu kieän aùp suaát hoøa tan 150 bar, nhieät ñoä hoøa tan 60oC vaø nhieät ñoä voøi phun 81,75oC.

Taïi ñieàu kieän toái öu, ñöôøng kính trung bình cuûa haït salicylic acid taïo thaønh laø 0,4842 μm vaø tæ leä % haït nhoû/ % haït lôùn laø 1,7661. Cuoái cuøng, chuùng toâi tieán haønh tính toaùn ñoäng löïc hoïc cuûa doøng CO 2 sieâu tôùi haïn trong voøi phun taïi ñieàu kieän toái öu baèng phaàn meàm moâ phoûng ANSYS FLUENT. Keát quaû moâ phoûng hoaøn toaøn phuø hôïp vôùi caùc keát quaû nghieân cöùu thöïc nghieäm veà salicylic acid. ii Luaän vaên Thaïc só ABSTRACT Vietnam is considered as one of the countries with rich source of potential pharmaceuticals.

However, domestic producers are small-scale, simple types and obsolete technology so most of the raw materials for the pharmaceutical industry have to import. Therefore, the application of advanced technologies such as supercritical fluid technology in pharmaceutical manufacturing process is really necessary in order to improve processes and product quality. The Rapid Expansion of Supercritical Solutions (RESS) is a supercritical fluid technology, which eliminates the drawbacks of the conventional micronization techniques to produce fine particles with narrow particle size distributions. With ultra-small size, the product will keep the current use-drug trends in the world by the advantages of durability, adsorption and bioavailability.

In this study, we studied the ability to create nanoparticles by RESS based on the object of study is common in pharmaceutical salicylic acid. Experiments examined the effects of factors: soluble pressure (150 - 300 bar), soluble temperature (45 - 60oC) and nozzle temperature (75 - 100oC) to size of salicylic acid particles. The result indicated three factors soluble pressure, temperature and nozzle temperature greatly affect the average diameter of particles; and second elements soluble pressure and temperature affect rate of % small particles (d ≤ 1μm) per % large particles (d > 1μm). There were some results of optimizing from using separated and combined functions.

The optimal results the second objective function: the minimum average diameter of salicylic acid particles was 0,4842 μm and the highest rate of % small particles per % large particles was 1,7661. And the optimal conditions were as follow: soluble pressure 150 bar, soluble temperature 60oC and nozzle temperature 81,75oC. Finally, we calculated dynamic of supercritical solvent CO 2 in the nozzle at optimum conditions using simulation Fluent software. The results of simulation absolutely corresponded with experimental results about salicylic acid.

iii Luaän vaên Thaïc só LỜI CAM ĐOAN  Toâi xin cam ñoan ñaây laø coâng trình nghieân cöùu cuûa rieâng toâi. Caùc soá lieäu, keát quaû neâu trong Luaän vaên laø trung thöïc vaø chöa töøng ñöôïc ai coâng boá trong baát kyø coâng trình naøo khaùc. Toâi xin cam ñoan raèng moïi söï giuùp ñôõ cho vieäc thöïc hieän Luaän vaên naøy ñaõ ñöôïc caûm ôn vaø caùc thoâng tin trích daãn trong Luaän vaên ñaõ ñöôïc chæ roõ nguoàn goác. Học viên thực hiện Luận văn Nguyễn Lê Quốc Hoàn iv Luaän vaên Thaïc só MUÏC LUÏC  DANH MUÏC BAÛNG.

viii DANH MUÏC HÌNH .x CHÖÔNG 1: GIÔÙI THIEÄU. Ñaët vaán ñeà. Giôùi thieäu veà ñeà taøi. Tính caáp thieát cuûa ñeà taøi.

Muïc tieâu cuûa ñeà taøi. Noäi dung cuûa ñeà taøi .4 CHÖÔNG 2: TOÅNG QUAN. Nguyeân lieäu salicylic acid. Toång quan veà nguyeân lieäu.

Khaû naêng hoøa tan cuûa salicylic acid trong dung moâi CO 2 sieâu tôùi haïn. Quaù trình taïo haït söû duïng dung moâi sieâu tôùi haïn. Toång quan veà dung moâi sieâu tôùi haïn. Caùc phöông phaùp taïo haït.

ÖÙng duïng dung moâi sieâu tôùi haïn trong quaù trình taïo haït. Kyõ thuaät giaõn nôû nhanh dung dòch sieâu tôùi haïn (RESS). Tình hình nghieân cöùu treân theá giôùi veà kyõ thuaät RESS. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán kích thöôùc haït taïo thaønh.

Moät soá keát quaû nghieân cöùu veà kyõ thuaät RESS treân theá giôùi. Caùc moâ hình ñöôïc söû duïng ñeå moâ phoûng quaù trình taïo haït. Moâ hình lyù thuyeát cuûa quaù trình taïo haït. Söï tieáp xuùc pha cuûa hoãn hôïp.

Cô cheá cuûa quaù trình taïo haït. Moâ hình lyù thuyeát .39 v Luaän vaên Thaïc só CHÖÔNG 3: NGUYEÂN LIEÄU VAØ PHÖÔNG PHAÙP NGHIEÂN CÖÙU. Nguyeân lieäu vaø hoùa chaát. Thieát bò taïo haït theo phöông phaùp RESS.

Moâ taû thieát bò. Quy trình hoaït ñoäng cuûa heä thoáng taïo haït RESS. Phöông phaùp nghieân cöùu. Cô sôû cuûa phöông phaùp nghieân cöùu.

Sô ñoà nghieân cöùu. Quy hoaïch thöïc nghieäm. Choïn caùc yeáu toá aûnh höôûng. Thöïc hieän baøi toaùn quy hoaïch thöïc nghieäm.

Kieåm tra tính yù nghóa cuûa caùc heä soá vaø söï töông thích cuûa phöông trình hoài quy so vôùi thöïc nghieäm. Phöông phaùp phaân tích. Phöông phaùp ño caáu truùc haït SEM (Scanning Electron Microscope). Phöông phaùp DLS (Dynamic Light Scattering) .54 CHÖÔNG 4: KEÁT QUAÛ THÖÏC NGHIEÄM.

Xaùc ñònh löôïng maãu salicylic acid söû duïng. Xaùc ñònh ñoä hoøa tan cuûa salicylic acid trong dung moâi CO 2 sieâu tôùi haïn. Tính toaùn löôïng maãu salicylic acid caàn duøng cho moät thí nghieäm. Keát quaû thí nghieäm.

Keát quaû ño kích thöôùc nguyeân lieäu. Keát quaû thí nghieäm. Xaây döïng phöông trình hoài quy. Phöông trình hoài quy cuûa haøm muïc tieâu ñöôøng kính trung bình cuûa haït salicylic acid taïo thaønh .