Tổng quan nghiên cứu

Theo thống kê của Liên đoàn Đái tháo đường Quốc tế, toàn cầu có hơn 371 triệu người mắc bệnh đái tháo đường, trong đó tỷ lệ mắc tại các quốc gia có thu nhập trung bình và thấp đạt khoảng 8,6%, chiếm 79,5% tổng số ca bệnh trên thế giới. Nhằm nâng cao hiệu quả kiểm soát đường huyết mạn tính và giảm thiểu biến chứng mạch máu, phác đồ điều trị hiện đại thường kết hợp Metformin hydroclorid (dẫn xuất biguanid) cùng Sitagliptin phosphat monohydrat (thuốc ức chế chọn lọc enzym dipeptidyl peptidase-4). Sự phối hợp này giúp duy trì hiệu quả kiểm soát glucose huyết tương liên tục trên 52 tuần và làm giảm chỉ số HbA1c trung bình tới 2,1% sau 24 tuần trị liệu.

Trên thị trường dược phẩm, biệt dược Janumet do công ty Merck Sharp and Dohme BV sản xuất chứa đồng thời 500 mg Metformin hydroclorid và 50 mg Sitagliptin base đang được lưu hành rộng rãi. Tuy nhiên, tại thời điểm nghiên cứu, các bộ tiêu chuẩn chính thống như Dược điển Việt Nam IV, Dược điển Mỹ (USP), Dược điển Anh (BP) hay Dược điển Châu Âu (EP) đều chưa ban hành chuyên luận chính thức định lượng đồng thời cả hai hoạt chất này trong cùng một dạng bào chế.

Đề tài được thực hiện tại Bộ môn Hóa phân tích - Kiểm nghiệm - Độc chất thuộc Trường Đại học Y Dược Cần Thơ nhằm thiết lập và thẩm định quy trình định lượng đồng thời Metformin và Sitagliptin trong viên nén bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC). Nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc khi cung cấp một quy trình phân tích tối ưu, có độ tin cậy cao, độ lặp lại với hệ số lệch chuẩn tương đối (RSD) dưới 1,0%, góp phần hoàn thiện tiêu chuẩn kiểm nghiệm thuốc và hỗ trợ đắc lực cho công tác kiểm soát chất lượng dược phẩm tại các nhà máy và viện kiểm nghiệm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết sắc ký pha đảo (RP-HPLC), quang phổ hấp thụ tử ngoại - khả kiến (UV-Vis) kết hợp đầu dò dãy diod quang (DAD), cùng các quy tắc đánh giá động học phân hủy hoạt chất theo hướng dẫn thẩm định quy trình phân tích của Hội đồng Quốc tế về Hài hòa các Thủ tục Đăng ký Dược phẩm Sử dụng cho Con người (ICH Q2-R1).

Các khái niệm chuyên ngành then chốt bao gồm:

  • Metformin hydroclorid (C4H11N5.HCl, phân tử lượng 165,63 g/mol): Hợp chất phân cực mạnh, tan tốt trong nước, có tác dụng ức chế tân tạo glucose ở gan và cải thiện độ nhạy cảm của mô ngoại biên với insulin.
  • Sitagliptin phosphat monohydrat (C16H15F6N5O.H3PO4.H2O, phân tử lượng 523,32 g/mol): Hoạt chất ức chế chọn lọc men DPP-4, ngăn chặn sự thủy phân các hormon incretin nội sinh như GLP-1 và GIP, từ đó kích thích tế bào beta đảo tụy tiết insulin phụ thuộc nồng độ glucose.
  • Tính tương thích hệ thống sắc ký: Được đặc trưng bởi số đĩa lý thuyết (N), hệ số phân giải (Rs > 1,5), hệ số bất đối (0,8 ≤ As ≤ 1,5) và hệ số dung lượng (k').
  • Các chỉ tiêu thẩm định phương pháp: Tính đặc hiệu, khoảng tuyến tính, độ lặp lại, độ chính xác trung gian và độ đúng (tỷ lệ phục hồi).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng chất chuẩn làm việc gồm Metformin hydroclorid (độ tinh khiết 99,54% do Viện Kiểm nghiệm Thuốc TP. Hồ Chí Minh cấp) và Sitagliptin phosphat monohydrat (độ tinh khiết 99,15% từ Glenmark Generics Ltd). Cỡ mẫu phân tích gồm 20 viên nén Janumet thương mại (hàm lượng nhãn: 500 mg Metformin / 50 mg Sitagliptin) được cân để xác định khối lượng trung bình viên, sau đó nghiền thành bột mịn đồng nhất theo phương pháp lấy mẫu ngẫu nhiên đại diện.

Hệ thống thiết bị chính là máy HPLC Hitachi L-2000 tích hợp bơm cao áp L-2130, bộ tiêm mẫu tự động L-2200, buồng điều nhiệt cột L-2300 và đầu dò DAD L-2455, vận hành cùng phần mềm quản lý dữ liệu sắc ký EZChrom Elite. Sau khi khảo sát toàn diện 8 hệ pha động khác nhau, điều kiện sắc ký tối ưu được lựa chọn gồm:

  • Cột phân tích pha đảo Phenomenex Luna RP-C8 kích thước 250 mm x 4,6 mm, kích thước hạt 5 µm, đường kính lỗ xốp 110 Å.
  • Pha động đẳng dòng: Hỗn hợp Methanol và dung dịch đệm Triethylamin 0,3% (điều chỉnh đến pH 9,5 bằng acid formic) theo tỷ lệ thể tích 60:40.
  • Tốc độ dòng: 1,0 mL/phút; thể tích tiêm mẫu: 10 µL; nhiệt độ buồng cột: nhiệt độ phòng (khoảng 25 độ C); bước sóng phát hiện: 265 nm.

Việc lựa chọn cột C8 kết hợp hệ đệm kiềm pH 9,5 có bổ sung Triethylamin (TEA) giúp triệt tiêu tương tác thứ cấp giữa nhóm amin của hoạt chất với các nhóm silanol tự do trên bề mặt silica, hạn chế hiện tượng kéo đuôi pic và mang lại hiệu quả tách rửa sắc nét mà không cần dùng đến các chất tạo cặp ion phức tạp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã xây dựng thành công quy trình định lượng đồng thời với các phát hiện thực nghiệm nổi bật:

  • Khả năng phân tách và tính tương thích hệ thống: Trên sắc ký đồ, pic Metformin rửa giải ở thời gian lưu 2,85 phút và pic Sitagliptin xuất hiện ở 6,34 phút. Hệ số phân giải giữa hai pic đạt mức 17,43 - 17,49 (vượt xa ngưỡng tiêu chuẩn tối thiểu 1,5). Hệ số bất đối của pic Metformin là 1,40 và Sitagliptin là 1,11 - 1,13. Số đĩa lý thuyết đạt trên 5.800 đối với Metformin và trên 10.300 đối với Sitagliptin. Độ lệch chuẩn tương đối (RSD) của 6 lần tiêm lặp lại liên tiếp trên cả mẫu chuẩn và mẫu thử đều dưới 1,40%, chứng minh hệ thống đạt độ ổn định cao.
  • Tính đặc hiệu và độ tinh khiết đỉnh: Đầu dò DAD xác nhận độ tinh khiết của cả hai pic Metformin và Sitagliptin đạt 100%. Độ tương đồng giữa phổ UV-Vis của mẫu thử và mẫu chuẩn đạt 99,99% với Metformin và 99,72% với Sitagliptin. Thử nghiệm lão hóa nhân tạo bằng cách ủ mẫu thử trong NaOH 0,1 M và HCl 0,1 M sau 36 giờ cho thấy các pic sản phẩm phân hủy tách biệt hoàn toàn, không gây nhiễu lên diện tích và thời gian lưu của hai hoạt chất chính.
  • Độ tuyến tính xuất sắc trong khoảng nồng độ rộng: Phương trình hồi quy tuyến tính của Metformin trong khoảng 20 - 400 µg/mL đạt phương trình y = 1650x với hệ số tương quan R² = 0,9998 và giá trị kiểm định F = 23.918,3. Đối với Sitagliptin trong khoảng 2 - 40 µg/mL, phương trình đạt y = 9494x với hệ số tương quan R² = 0,9997 và giá trị F = 12.745,47. Cả hai hệ số dốc đều có ý nghĩa thống kê vượt trội (giá trị t thực nghiệm lần lượt là 154,655 và 112,896 so với t lý thuyết 2,776).
  • Độ lặp lại, độ chính xác trung gian và độ đúng: Khảo sát độ lặp lại cho thấy giá trị RSD của Metformin là 0,59% và Sitagliptin là 0,86%. Thử nghiệm độ chính xác trung gian qua 3 ngày phân tích độc lập ghi nhận RSD gộp đạt 0,68% cho cả hai hoạt chất, thấp hơn nhiều so với giới hạn cho phép của AOAC (5,3% cho Metformin và 7,3% cho Sitagliptin). Tỷ lệ thu hồi của phương pháp thêm chuẩn ở 3 mức nồng độ (80%, 100%, 120%) dao động từ 98,5% đến 101,2% với RSD đều dưới 1,5%.
  • Kết quả định lượng chế phẩm thực tế: Áp dụng quy trình trên viên nén Janumet thu được hàm lượng thực tế trung bình là 515,04 mg Metformin hydroclorid/viên (tương đương 103,01% so với hàm lượng nhãn) và 49,44 mg Sitagliptin/viên (tương đương 98,88% so với hàm lượng nhãn). Các kết quả này nằm hoàn toàn trong giới hạn quy định của Dược điển Việt Nam IV (95 - 105% đối với Metformin và 90 - 110% đối với Sitagliptin).

Thảo luận kết quả

Hiệu quả phân tách vượt trội của phương pháp bắt nguồn từ việc điều chỉnh pH pha động lên 9,5 kết hợp 0,3% TEA. Do Metformin và Sitagliptin đều mang tính base hữu cơ, việc nâng pH lên vùng kiềm yếu giúp giảm mức độ ion hóa phân tử, đồng thời TEA đóng vai trò chất cạnh tranh mạnh liên kết với các gốc silanol acid còn sót lại trên khung silica của cột C8. Nhờ đó, pic sắc ký trở nên cân đối, không xảy ra hiện tượng giãn rộng đáy pic hay kéo đuôi kéo dài.

So với các công bố quốc tế trước đây thường sử dụng cột C18 với pha động chứa đệm ion-pair có tính ăn mòn cao hoặc hệ dung môi ba cấu tử phức tạp đòi hỏi thời gian chạy sắc ký kéo dài trên 12 - 15 phút, quy trình đẳng dòng C8 trong nghiên cứu này rút ngắn tổng thời gian phân tích xuống dưới 8 phút mỗi mẫu tiêm. Điều này giúp tiết kiệm khoảng 35% lượng dung môi hữu cơ tiêu thụ và kéo dài tuổi thọ của cột phân tích. Toàn bộ chuỗi dữ liệu thực nghiệm có thể được biểu diễn trực quan thông qua bảng ma trận thẩm định ICH và biểu đồ cột so sánh sai số hàm lượng giữa các ngày thử nghiệm, chứng minh tính vững chắc và khả năng ứng dụng đại trà trong thực tế kiểm nghiệm.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm tối ưu hóa giá trị ứng dụng của đề tài vào thực tiễn kiểm soát chất lượng thuốc tại Việt Nam, các đề xuất cụ thể được đưa ra như sau:

  • Chuẩn hóa và tích hợp vào Dược điển Quốc gia: Hội đồng Dược điển Việt Nam cùng Cục Quản lý Dược cần tổ chức thẩm định liên phòng thí nghiệm (Inter-laboratory study) quy trình phân tích này tại 3 trung tâm kiểm nghiệm độc lập trong thời gian 6 đến 12 tháng tới, nhằm ban hành chuyên luận chính thức về viên nén phối hợp Metformin - Sitagliptin trong các ấn bản Dược điển tiếp theo.
  • Ứng dụng kiểm soát chất lượng tại các nhà máy sản xuất: Các phòng kiểm tra chất lượng (QC) đạt chuẩn GMP-WHO nên áp dụng trực tiếp quy trình sắc ký đẳng dòng này trong vòng 3 tháng tới để kiểm tra độ đồng đều hàm lượng và định lượng thành phẩm viên nén, giúp rút ngắn thời gian trả kết quả kiểm nghiệm xuống dưới 10 phút/mẫu và tiết kiệm ít nhất 25% chi phí dung môi phân tích.
  • Nghiên cứu mở rộng về độ ổn định và định lượng tạp chất liên quan: Các viện nghiên cứu kiểm nghiệm thuốc trung ương cần triển khai các nghiên cứu kéo dài 12 đến 18 tháng nhằm khảo sát các tạp chất thoái hóa của Sitagliptin và Metformin trong điều kiện bảo quản vùng khí hậu nhiệt đới IVb, thiết lập giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) dưới mức 0,05 µg/mL.
  • Hiện đại hóa quy trình chuẩn bị mẫu và tự động hóa: Các cơ sở kiểm nghiệm tuyến tỉnh cần đầu tư nâng cấp hệ thống sắc ký lỏng có đầu dò DAD và hệ thống lọc mẫu tự động theo tiêu chuẩn dữ liệu toàn vẹn 21 CFR Part 11 trong lộ trình 2 năm tới, nhằm hạ thấp sai số thao tác phân tích xuống dưới mức RSD 0,5%.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung toàn diện và dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác của luận văn mang lại giá trị học thuật và ứng dụng thiết thực cho 4 nhóm đối tượng chính:

  • Chuyên viên phân tích và kiểm nghiệm viên tại các công ty dược phẩm: Cung cấp quy trình thao tác chuẩn (SOP) hoàn chỉnh để xây dựng tiêu chuẩn cơ sở, thẩm định phương pháp kiểm nghiệm thành phẩm viên nén kết hợp và chuẩn bị hồ sơ đăng ký thuốc theo định dạng ACTD/eCTD.
  • Cán bộ nghiên cứu tại các Viện và Trung tâm Kiểm nghiệm Thuốc: Tài liệu cung cấp cơ sở đối chiếu khoa học tin cậy phục vụ công tác thanh tra, giám sát chất lượng thuốc lưu hành trên thị trường, đồng thời hỗ trợ thẩm định các chế phẩm generic mới xuất hiện.
  • Giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Dược học - Hóa phân tích: Đóng vai trò như một tài liệu tham khảo mẫu mực về kỹ thuật tối ưu hóa điều kiện sắc ký pha đảo, quy trình thẩm định phương pháp phân tích theo ICH Q2(R1), và các phương pháp xử lý thống kê nâng cao như kiểm định Student (t-test) và kiểm định Fisher (F-test).
  • Dược sĩ lâm sàng và chuyên gia quản lý dược: Giúp hiểu rõ bản chất hóa lý và các tiêu chí chất lượng nghiêm ngặt của dạng thuốc phối hợp liều cố định Metformin - Sitagliptin, từ đó nâng cao tính chuẩn xác trong việc lựa chọn thuốc và tư vấn điều trị an toàn cho bệnh nhân đái tháo đường.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao nghiên cứu lại lựa chọn bước sóng phát hiện 265 nm thay vì các bước sóng cực đại riêng lẻ của từng chất?

Metformin có cực đại hấp thu UV ở 235 nm và 206 nm, trong khi Sitagliptin đạt cực đại ở 267 nm và 206 nm. Tại bước sóng 265 nm, Sitagliptin cho độ hấp thụ quang học gần mức tối đa, đồng thời Metformin vẫn duy trì tín hiệu đáp ứng mạnh mẽ mà đường nền sắc ký hoàn toàn ổn định, ít bị nhiễu bởi dung môi pha động chứa Triethylamin.

Cột Phenomenex Luna RP-C8 có ưu điểm gì vượt trội so với các loại cột C18 thông thường trong nghiên cứu này?

Cột phân tích C8 sở hữu mật độ chuỗi alkyl ngắn hơn C18, giúp giảm bớt lực liên kết kỵ nước quá mức với các phân tử phân cực như Metformin. Kết hợp với kích thước hạt 5 µm và độ xốp 110 Å, cột C8 giúp Metformin rửa giải nhanh hơn ở 2,85 phút mà vẫn đảm bảo tách biệt hoàn toàn Sitagliptin ở 6,34 phút với pic sắc nét.

Quy trình phân tích này có khả năng phân biệt hoạt chất với các sản phẩm phân hủy không?

Có. Thử nghiệm độ đặc hiệu trong môi trường cưỡng bức (NaOH 0,1 M và HCl 0,1 M trong 36 giờ) cho thấy các sản phẩm phân hủy sinh ra đều rửa giải ở thời gian lưu khác biệt hoàn toàn. Độ tinh khiết đỉnh của cả Metformin và Sitagliptin trên đầu dò DAD đạt tuyệt đối 100%, khẳng định phương pháp không bị ảnh hưởng bởi tạp chất phân hủy.

Giới hạn hàm lượng của Metformin và Sitagliptin trong chế phẩm thương mại Janumet được quy định như thế nào?

Theo quy định tại Phụ lục 11 của Dược điển Việt Nam IV dành cho dạng thuốc viên nén, hàm lượng hoạt chất Metformin hydroclorid phải nằm trong giới hạn từ 95,0% đến 105,0% và hàm lượng Sitagliptin phải nằm trong giới hạn từ 90,0% đến 110,0% so với hàm lượng ghi trên nhãn thuốc.

Quy trình có thể áp dụng trực tiếp cho các viên nén kết hợp khác trên thị trường không?

Quy trình hoàn toàn có thể áp dụng cho các viên nén chứa phối hợp Metformin và Sitagliptin từ nhiều nhà sản xuất khác nhau. Tuy nhiên, nếu thành phần tá dược của biệt dược mới có sự thay đổi lớn, kiểm nghiệm viên cần tiến hành đánh giá lại tính đặc hiệu và độ đúng bằng phương pháp thêm chuẩn để loại trừ ảnh hưởng của mẫu nền tá dược.

Kết luận

  • Xây dựng thành công quy trình định lượng đồng thời Metformin hydroclorid và Sitagliptin trong viên nén bằng phương pháp RP-HPLC sử dụng cột Phenomenex Luna C8, pha động đẳng dòng Methanol : đệm TEA 0,3% pH 9,5 (60:40) với thời gian phân tích nhanh dưới 8 phút.
  • Hệ thống sắc ký đạt tính tương thích cao với hệ số phân giải Rs đạt 17,43 - 17,49, hệ số bất đối pic từ 1,11 đến 1,40 và RSD của các thông số thời gian lưu, diện tích pic đều dưới 1,40%.
  • Phương pháp được thẩm định đầy đủ theo hướng dẫn ICH Q2(R1), đạt độ tuyến tính cao (R² ≥ 0,9997), độ lặp lại và độ chính xác trung gian có RSD dưới 0,70%, cùng tỷ lệ phục hồi đạt từ 98,5% đến 101,2%.
  • Ứng dụng thực tế trên viên nén Janumet cho kết quả hàm lượng Metformin đạt 103,01% và Sitagliptin đạt 98,88%, hoàn toàn phù hợp với tiêu chuẩn Dược điển Việt Nam IV.
  • Cung cấp giải pháp kỹ thuật hiệu quả, kinh tế, sẵn sàng chuyển giao công nghệ cho các phòng kiểm nghiệm dược phẩm và đóng góp dữ liệu xây dựng tiêu chuẩn Dược điển quốc gia trong lộ trình 3 đến 6 tháng tới.