Khóa luận: Nghiên cứu phát triển hỗn dịch nhỏ mắt Acyclovir - Lê Thị Huyền Trang

Khóa luận nghiên cứu phát triển hỗn dịch nhỏ mắt chứa Acyclovir. Phân tích chi tiết quy trình bào chế, công thức và đánh giá các đặc tính của chế phẩm.

• Tác giả: Lê Thị Huyền Trang
• Người hướng dẫn: TS. Đào Văn Nam
• Trường học: Trường Đại học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược
• Đề tài: Nghiên cứu phát triển hỗn dịch định hướng nhỏ mắt chứa Acyclovir
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về Acyclovir và ứng dụng trong điều trị mắt

Acyclovir (ACV) là một chất hoạt động sinh học quan trọng được sử dụng rộng rãi trong điều trị các bệnh nhiễm virus herpes simplex (HSV). Thuốc này hoạt động bằng cách ức chế sự sao chép của DNA virus, từ đó ngăn chặn sự lây lan của virus trong cơ thể. Tuy nhiên, việc phát triển các dạng bào chế acyclovir hiệu quả, đặc biệt là dạng hỗn dịch nhỏ mắt, vẫn là một thách thức lớn trong ngành dược phẩm. Acyclovir có độ tan thấp trong nước, dẫn đến khó khăn trong việc phát triển các dạng bào chế đường uống và nhỏ mắt. Nghiên cứu phát triển hỗn dịch nhỏ mắt acyclovir nhằm cải thiện sinh khả dụng và hiệu quả điều trị các bệnh về mắt liên quan đến virus herpes.

1.1. Cấu tạo hóa học và tính chất của Acyclovir

Acyclovir là một nucleoside analog với cấu trúc đặc biệt, chứa một vòng 6-membered được thay thế bằng chuỗi mở. Hóa học của nó cho phép hoạt động chọn lọc cao đối với virus herpes. Tính chất vật lý hóa học của ACV bao gồm độ tan thấp trong nước, độ ổn định hạn chế ở điều kiện ánh sáng và nhiệt độ cao. Những đặc điểm này tạo thách thức trong quá trình bào chế, đặc biệt khi phát triển thuốc nhỏ mắt hỗn dịch định hướng.

1.2. Độ ổn định và dược động học của Acyclovir

Độ ổn định của acyclovir bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như pH, nhiệt độ, ánh sáng và độ ẩm. Dược động học của ACV cho thấy sinh khả dụng thấp sau khi uống đường uống, đòi hỏi liều lượng cao để đạt hiệu quả. Với hỗn dịch nhỏ mắt, việc cải thiện kích thước tiểu phân có thể tăng diện tích tiếp xúc, từ đó cải thiện độ tan và hấp thu tại bề mặt mắt, nâng cao hiệu quả điều trị.

II. Đặc điểm của thuốc nhỏ mắt hỗn dịch định hướng

Thuốc nhỏ mắt hỗn dịch là một dạng bào chế phức tạp, chứa các tiểu phân chất hoạt động lơ lửng trong một pha liên tục. Hỗn dịch nhỏ mắt acyclovir cần phải đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng nghiêm ngặt về độ trong suốt, pH, độ thẩm thấu, và kích thước hạt. Những đặc điểm này đảm bảo an toàn cho mắt và hiệu quả điều trị tối đa. Việc sử dụng phương pháp nghiền ướt trong bào chế là một kỹ thuật hiện đại giúp cải thiện phân bố kích thước tiểu phân và độ ổn định của sản phẩm cuối cùng. Chất diện hoạt được sử dụng để hỗ trợ quá trình tạo tiểu phân nhỏ và duy trì sự ổn định của hỗn dịch định hướng.

2.1. Ưu và nhược điểm của hỗn dịch nhỏ mắt

Ưu điểm của hỗn dịch nhỏ mắt bao gồm khả năng chứa chất hoạt động kém tan, tăng thời gian lưu lại trên mắt, và cải thiện sinh khả dụng địa phương. Tuy nhiên, nhược điểm bao gồm độ trong suốt thấp hơn dung dịch, khó khăn trong bảo quản, và yêu cầu khuấy trước khi sử dụng. Hỗn dịch acyclovir cần được thiết kế cẩn thận để vượt qua những hạn chế này.

2.2. Ảnh hưởng của kích thước tiểu phân đến hiệu quả

Kích thước tiểu phân (KTTP) là yếu tố quyết định chất lượng hỗn dịch nhỏ mắt. Tiểu phân càng nhỏ, diện tích bề mặt càng lớn, từ đó tăng độ tan và tốc độ hấp thu. Phương pháp nghiền ướt với các thông số tối ưu có thể giảm KTTP đến mức micron, tạo ra hỗn dịch định hướng với hiệu quả cao hơn so với các phương pháp truyền thống.

III. Phương pháp bào chế hỗn dịch acyclovir định hướng

Phương pháp nghiền ướt là kỹ thuật chính được sử dụng trong nghiên cứu phát triển hỗn dịch nhỏ mắt acyclovir. Quá trình này bao gồm việc trộn acyclovir với các chất diện hoạt như Tween 80 (T80) và Span 80 (S80) để hình thành một hỗn dịch mịn. Việc kiểm soát thời gian nghiền, tốc độ khuấy, và thành phần công thức là rất quan trọng để đạt được phân bố kích thước tiểu phân tối ưu. Khảo sát các thông số quy trình giúp xác định điều kiện bào chế tối ưu, từ đó sản xuất hỗn dịch acyclovir 3% với chất lượng ổn định và hiệu quả cao. Nghiên cứu này áp dụng thiết kế thí nghiệm để đánh giá ảnh hưởng của từng yếu tố công thức đến đặc tính hỗn dịch.

3.1. Lựa chọn nguyên vật liệu và chất diện hoạt

Acyclovir nguyên liệu phải được lựa chọn từ các nhà cung cấp có chứng chỉ chất lượng. Chất diện hoạt như Tween 80 và Span 80 được chọn dựa trên chỉ số HLB (dầu-nước) để tạo ra một hỗn dịch ổn định. Những yếu tố như nồng độ chất diện hoạt, tỉ lệ Tween/Span, và các thành phần hỗ trợ khác được khảo sát để tối ưu hóa quá trình bào chế hỗn dịch định hướng.

3.2. Điều kiện quy trình nghiền tối ưu

Thời gian nghiền thường được thiết lập từ 30 đến 120 phút, tốc độ khuấy từ 400 đến 800 vòng/phút. Dịch nghiền được chuẩn bị bằng cách trộn các chất diện hoạt với acyclovir trong tỷ lệ xác định. Sử dụng máy xay bi (ball mill) với bi xương sứ hoặc thép giúp giảm kích thước tiểu phân hiệu quả. Các biến đầu vào như loại CDH, nồng độ ACV, và điều kiện lưu trữ được đánh giá để đảm bảo hỗn dịch acyclovir đạt tiêu chuẩn chất lượng.

IV. Đánh giá chất lượng và ứng dụng lâm sàng

Đánh giá đặc tính chế phẩm là bước quan trọng để xác nhận chất lượng hỗn dịch nhỏ mắt acyclovir. Các phép đo bao gồm kích thước tiểu phân, phân bố kích thước, độ pH, độ thẩm thấu, độ trong suốt, và độ ổn định. Sử dụng các kỹ thuật phân tích hiện đại như quét nhiệt lượng vi sai (DSC), quang phổ hồng ngoại (FTIR), và nhiễu xạ tia X (XRD) để đánh giá độ kết tinh và tính chất vật lý. Hỗn dịch acyclovir 3% định hướng đã được phát triển và đánh giá cho thấy tiềm năng ứng dụng cao trong điều trị các bệnh mắt do virus herpes gây ra. Kết quả nghiên cứu này cung cấp nền tảng cho phát triển sản phẩm dược phẩm thương mại, góp phần cải thiện hiệu quả điều trị và nâng cao chất lượng cuộc sống bệnh nhân.

4.1. Các phương pháp đánh giá định lượng

Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) được sử dụng để định lượng acyclovir trong hỗn dịch. Giới hạn định lượng dưới (LLOQ) được thiết lập để đảm bảo độ chính xác của phương pháp. Độ lệch chuyển tương đối (RSD) được kiểm soát dưới 5% để đảm bảo độ lặp lại của phương pháp phân tích.

4.2. Tiềm năng ứng dụng lâm sàng

Hỗn dịch acyclovir định hướng có khả năng ứng dụng cao trong điều trị keratitis do herpes simplex, blepharoconjunctivitis, và các bệnh về mắt liên quan đến virus HSV. Sinh khả dụng cải thiện giúp giảm tần suất nhỏ và tăng hiệu quả điều trị. Sản phẩm này có thể trở thành một công cụ hữu ích trong quản lý các bệnh mắt nghiêm trọng, đặc biệt ở các bệnh nhân có tiền sử HSV tái phát.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Viêm giác mạc do virus Herpes simplex (HSV) là một bệnh lý nhãn khoa phổ biến và là nguyên nhân hàng đầu gây mù do nhiễm trùng tái phát tại giác mạc. Herpes simplex type 1 (HSV-1) là chủng virus chính gây bệnh, số lượng người nhiễm virus trên thế giới và khởi phát viêm giác - kết mạc hoặc tái phát do cơ thể có virus tiềm ẩn được ước tính khoảng 1,8 triệu người hàng năm [1]. Bệnh có thể ảnh hưởng đến nhiều cấu trúc khác nhau thuộc nhãn cầu như kết mạc, giác mạc, mống mắt, thủy tinh thể, dịch kính và võng mạc [2]. Các thể lâm sàng của bệnh bao gồm: tổn thương dạng nhánh, loét địa lý, viêm giác mạc mô đệm (thường gặp nhất), viêm dạng đĩa và bệnh lý giác mạc thần kinh.

Bệnh có thể gây giảm cảm giác giác mạc, sẹo giác mạc, và trong trường hợp nặng có thể dẫn đến viêm màng bồ đào, đục thủy tinh thể, bong võng mạc, thậm chí mù vĩnh viễn nếu không được điều trị kịp thời. Acyclovir là thuốc đầu tay để điều trị viêm giác mạc do herpes [3], thuốc tác dụng theo cơ chế ức chế quá trình tổng hợp ADN và ức chế sự nhân lên của virus [4]. Dạng dùng tại mắt của acyclovir là thuốc mỡ tra mắt, có thể kết hợp với thuốc uống cho đường toàn thân. Tuy nhiên thực tế lâm sàng cho thấy thuốc mỡ làm mờ mắt, gây cảm giác nhờn và khó chịu cho bệnh nhân và chỉ phù hợp khi điều trị nội trú hoặc dùng thuốc ban đêm.

Acyclovir có độ tan và tính thấm kém, sinh khả dụng của thuốc thấp nên cần dùng nhiều lần trong ngày. Ngoài ra, một số nghiên cứu chỉ ra rằng thuốc mỡ có thể làm chậm lành tổn thương do nhiễm trùng [5], [6]. Điều này đặt ra yêu cầu phát triển dạng thuốc dùng tại chỗ khác chứa acyclovir có thể giúp tăng sự hấp thu và qua đó giúp tăng hiệu quả điều trị. Việc bào chế dưới dạng hỗn dịch là một hướng đi có thể giúp giải quyết được vấn đề này.

Khi kích thước tiểu phân dược chất trong hỗn dịch đủ nhỏ, dược chất sẽ được hòa tan nhanh hơn, được lưu lại tốt hơn tại khu vực trước giác mạc, tăng khả năng thấm qua giác mạc và kéo dài sự hấp thu thuốc. Với mong muốn phát triển hỗn dịch nhỏ mắt chứa acyclovir nhằm mục đích tăng thời gian lưu, tăng sinh khả dụng cho chế phẩm, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu phát triển hỗn dịch định hướng nhỏ mắt chứa acyclovir” với các mục tiêu: 1. Xây dựng được công thức và thông số quy trình nghiền bi làm nhỏ kích thước tiểu phân acyclovir. Đánh giá được ảnh hưởng của các yếu tố thuộc về công thức và quy trình nghiền bi đến kích thước tiểu phân acyclovir.

Bước đầu bào chế và đánh giá được một số đặc tính của hỗn dịch acyclovir định hướng dùng để nhỏ mắt. Tổng quan về Acyclovir 1.1 Cấu tạo hóa học và tính chất lý, hóa 1. Công thức, tên khoa học Hình 1.1 Công thức hóa học của acyclovir - Công thức phân tử: C8H11N5O3 [7]. Khối lượng phân tử: 225,2 g/mol - Tên khoa học: 2-amino-9-[(2-hydroxyethoxy)methyl]-1,9-dihydro-6H-purin-6- on [7].

Tính chất lý, hóa Bột kết tinh màu trắng hoặc gần như trắng [7]. Độ tan: Khó tan trong nước, dễ tan trong dimethyl sulfoxyd, rất khó tan trong ethanol 96 %. Tan trong các dung dịch acid vô cơ loãng và hydroxyd kiềm loãng [7]. Ở 22 - 25 oC, độ tan của ACV dao động từ 1,2 mg/ml đến 1,6 mg/ml.

Trong dung môi nước ở 37 oC, độ tan ACV là 2,5 mg/ml. Độ tan của ACV thay đổi nhẹ theo pH, với độ tan thấp nhất là 2,3 mg/ml ở pH 5,8 tại 37 oC [8].2 Độ ổn định của acyclovir 1. Độ ổn định hóa học Các nghiên cứu về độ ổn định đóng vai trò quan trọng trong chiến lược phát triển dược phẩm. Sinha và cộng sự [9] đã nghiên cứu sự phân hủy của acyclovir trong các điều kiện khắc nghiệt khác nhau bao gồm thay đổi pH dung dịch, chiếu sáng, thêm tác nhân oxy hóa hoặc bảo quản ở nhiệt độ cao.

Ảnh hưởng của pH. Khi đun hồi lưu dung dịch ACV trong nước cho thấy không có sự phân hủy đáng kể trong 2 ngày; sau 96 giờ có khoảng 15 % thuốc bị phân hủy. Sự phân hủy dược chất diễn ra mạnh khi duy trì điều kiện nhiệt độ 80 oC của các dung dịch ACV trong các môi trường acid HCl nồng độ khác nhau (0,1 N; 1,0 N; 2,0 N) và trong môi trường kiềm NaOH 1 N trong 2 giờ. Cụ thể, ACV không bền trong môi trường acid, nồng độ HCl càng tăng thì tỉ lệ ACV bị phân hủy càng lớn.

Thuốc ổn định hơn khi trong môi trường kiềm so sánh với điều kiện acid. Sự phân hủy của ACV trong điều kiện oxy hóa. Thực nghiệm cho thấy dược chất ít bị phân hủy khi có mặt 1 % H2O2 trong 3 giờ. Tuy nhiên, khoảng 11 % thuốc bị phân 2 hủy khi tiếp xúc với 3 % H2O2 sau 8 giờ; nồng độ H2O2 càng tăng và thời gian tiếp xúc dược chất với H2O2 càng lâu thì tỉ lệ thuốc bị phân hủy càng tăng.

Sự phân hủy ACV bởi nhiệt. Không có sự phân hủy đáng kể khi sấy bột ACV ở 70 oC trong 15 ngày. Sự phân hủy quang học của ACV. Thực nghiệm được tiến hành với ACV dạng rắn (bột) và ACV trong dung dịch (acid HCl 0,1 N hoặc nước) được chiếu sáng trong 14 ngày.

Kết quả cho thấy, ACV dạng rắn ổn định hơn so với khi hòa tan ACV trong dung dịch. Trong môi trường acid, khoảng 11 % dược chất bị phân hủy sau 7 ngày. Trong môi trường trung tính thì khoảng 11 % dược chất bị phân hủy sau 15 ngày. Độ ổn định vật lý Dược chất có thể tồn tại ở một số dạng thù hình và cấu trúc khác nhau, như dạng tinh thể, đa hình, dạng hydrat hóa và vô định hình.

Các dạng cấu trúc này có thể thể hiện tính chất khác nhau, ví dụ như tính chất hòa tan và tính ổn định vật lý [10]. Đã có nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng ACV tồn tại ở nhiều trạng thái đa hình khác nhau [10-12]. Hiện tại, có 6 cấu trúc tinh thể ACV được tìm ra và nghiên cứu, gồm 4 dạng cấu trúc của acyclovir khan và 2 dạng cấu trúc liên quan đến acyclovir hydrat hóa [11]. Sự chuyển đổi dạng thù hình của ACV do ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm được Katsuhide Terada và cộng sự nghiên cứu [10], trong đó điều kiện thuận lợi cho quá trình này xảy ra nhanh nhất là nhiệt độ cao (≥ 150 oC) hoặc độ ẩm tương đối cao (≥ 75 %).

Trong số các dạng thù hình đã được nghiên cứu (hình 1.2), dạng khan 1 (anhydrat 1) có cấu trúc sắp xếp phân tử song song là dạng bền nhất ở điều kiện thường. Dạng này chỉ chuyển sang dạng khác khi ở nhiệt độ cao (trên 170 oC) hoặc độ ẩm tương đối lớn (trên 90 %). Các dạng khan 2 (anhydrat 2), dạng ngậm 2/3 nước (2/3 hydrat), dạng ngậm 2 nước (dihydrat) có thể chuyển đổi qua lại lẫn nhau tùy theo điều kiện độ ẩm. Các sự chuyển pha phụ thuộc vào khả năng hấp phụ hoặc mất nước và sự khác biệt trong cách sắp xếp phân tử (hình 1.

Khi gia nhiệt trên 120 °C, dạng hydrat 2/3 có thể chuyển thành anhydrat 3, sau đó tiếp tục chuyển thành anhydrat 4 khi nhiệt độ vượt 170 °C. Anhydrat 4 là dạng bền nhất ở nhiệt độ cao, nhưng không ổn định ở điều kiện bảo quản thông thường. Dạng khan và dạng ngậm nước của ACV có độ tan khác biệt nhỏ và không đáng kể. Tuy nhiên, dạng ngậm nước của ACV được hòa tan gần như ngay lập tức (trong vài phút, tốc độ hòa tan lớn), trong khi đó, dạng khan hòa tan tương đối chậm hơn (20 - 40 phút) [12].

Ngoài ra, có nhiều nghiên cứu chỉ ra sự không ổn định đặc tính hóa lý của ACV trong dung dịch. Dung dịch tiêm ACV 5 - 10 mg/ml được pha với NaCl 0,9 % để truyền 3 tĩnh mạch có nguy cơ kết tinh khi bảo quản ở 4 - 5 oC và có thể hòa tan lại khi ở nhiệt độ phòng. Nguyên nhân chính được cho là do độ tan của acyclovir thấp, và sự giảm nhiệt độ làm giảm độ tan, dẫn đến kết tinh [13].2 Mối liên hệ giữa cách sắp xếp cấu trúc không gian của acyclovir với quá trình chuyển pha dưới tác động của độ ẩm và nhiệt 1.3 Cơ chế tác dụng Acyclovir là một chất tương tự nucleosid purin, tác động theo cơ chế ức chế quá trình hợp ADN và sự nhân lên của virus. Đầu tiên, acyclovir được chuyển thành acyclovir monophosphat nhờ enzym của virus là thymidin kinase, sau đó chuyển tiếp thành acyclovir diphosphat nhờ enzym của tế bào là guanylat kinase và cuối cùng thành acyclovir triphosphat bởi một số enzym khác của tế bào (như phosphoglycerat kinase, pyruvat kinase, phosphoenolpyruvat carboxykinase).

Acyclovir triphosphat ức chế sự tổng hợp ADN và sự nhân lên của virus bằng cách ức chế enzym ADN polymerase cũng như sự gắn kết vào ADN của virus, mà không ảnh hưởng gì đến chuyển hóa của tế bào bình thường. Trong tế bào không nhiễm virus Herpes, acyclovir chỉ được các enzym tế bào (vật chủ) phosphoryl hóa với lượng tối thiểu [4].4 Dược động học Acyclovir hấp thu kém qua đường uống. Sinh khả dụng đường uống khoảng 10- 20 %. Thức ăn không làm ảnh hưởng đến hấp thu của thuốc.

Acyclovir phân bố rộng trong dịch cơ thể và các cơ quan như: Não, thận, phổi, ruột, gan, lách, cơ, tử cung, niêm mạc và dịch âm đạo, nước mắt, thủy dịch, tinh dịch, dịch não tủy. Ở người bệnh chức 4 năng thận bình thường, nửa đời thải trừ khoảng 2 - 3 giờ. Acyclovir qua được hàng rào nhau thai và phân bố được vào sữa mẹ với nồng độ gấp 3 lần trong huyết thanh mẹ. Thuốc cũng được chuyển hóa một phần qua gan thành 9 - carboxymethoxymethylguanin (CMMG) và một lượng nhỏ 8 - hydroxy - 9 - (2 hydroxyethoxymethyl)guanin.

Acyclovir được thải trừ chủ yếu qua nước tiểu dưới dạng không đổi qua lọc cầu thận và bài tiết ống thận. Khoảng 2 % tổng liều thải trừ qua phân. Acyclovir thường được hấp thu rất ít khi bôi trên da lành, nhưng có thể tăng lên khi thay đổi công thức bào chế [4]. Tại mắt, dạng bào chế chứa acyclovir được dùng để điều trị nhiễm virus là thuốc mỡ tra mắt với hàm lượng 3 %, tần suất sử dụng 5 lần 1 ngày [14].

Acyclovir có thể hấp thu qua niêm mạc mắt và phân bố với nồng độ tích lũy tương đối cao trong thủy dịch nhưng lượng hấp thu vào máu không đáng kể [4].