CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về Berberin Berberin - một isoquinolin alcaloid thiên nhiên từ lâu đã được biết đến với tác dụng kháng khuẩn, đặc biệt rất hiệu quả và được sử dụng rộng rãi trong điều trị các bệnh nhiễm khuẩn đường tiêu hóa. Trong tự nhiên, ở Việt Nam, berberin có mặt trong một số loài thực vật như Vàng đắng (Coscinium fenestratum (Gaertn.), Hoàng liên chân gà (Coptis chinensis Franch.) và Hoàng liên gai (Berberis wallichia DC. Hiện nay, berberin được sản xuất chủ yếu bằng con đường chiết xuất từ thân và rễ cây Vàng đắng [1].1 Công thức hóa học ➢ Công thức cấu tạo: Hình 1.1 Công thức cấu tạo của berberin hydroclorid [3] Tên khoa học: 5,6 dihydro-8,9-dimethoxy-1,3-dioxa-6a-azoniaindeno(5,6-a) anthracen clorid [3]. Dạng dược dụng được quy định trong Dược điển Việt Nam IV là muối berberin clorid dihydrat.2 Tính chất Tinh thể hay bột kết tinh màu vàng, không mùi, có vị rất đắng.
Tan trong nước nóng, khó tan trong ethanol và nước, rất khó tan trong cloroform, không tan trong ether. Độ tan trong nước phụ thuộc vào pH, độ tan cao nhất khi pH xấp xỉ 7 [3].3 Tác dụng dược lý của Berberin Berberin clorid có tác dụng kháng vi sinh vật đường ruột như: vi khuẩn (tụ cầu, liên cầu khuẩn), thể protozoal, vi nấm, nấm candida, nấm men, ký sinh trùng gây bệnh đường ruột [1], [3]. Khi dùng berberin clorid không ảnh hưởng tới sự phát triển bình thường của hệ vi sinh vật đường ruột, có thể phối hợp với một số kháng sinh để hạn chế tác dụng phụ đối với hệ vi sinh vật đường tiêu hóa [15]. Berberin được chỉ định điều trị với bệnh lỵ trực khuẩn, hội chứng lỵ, viêm ruột, tiêu chảy, viêm ống mật.
Gần đây, trong một số nghiên cứu, berberin clorid còn cho thấy tác dụng điều trị các bệnh mạn tính như đái tháo đường, béo phì thông qua kích thích hoạt hóa AMP của protein kinase [20], [38], [52]. Ngoài ra berberin cũng cho thấy hoạt tính chống trầm cảm bằng cách điều khiển các amin sinh học của não như: norepinephrin, serotonin, và dopamin, các thụ thể oxyd, và/hoặc thụ thể sigma [21], [49]. Đồng thời berberin cũng đã được báo cáo là một tác nhân giảm cholesterol mới, cơ chế hoạt động khác biệt so với nhóm statins [51]. Trong nhiều thử nghiệm lâm sàng, berberin đã được chứng minh là có tác dụng tốt trên nhiều bệnh tim mạch như: huyết áp, chống loạn nhịp, tăng sức co bóp tim, giảm sức cản ngoại vi và huyết áp, phòng ngừa huyết khối tĩnh mạch [11].4 Đặc tính dược động học Berberin được đưa vào cơ thể qua đường uống là thích hợp nhất đặc biệt là điều trị các bệnh mãn tính.
Sinh khả dụng đường uống của thuốc phụ thuộc vào tỷ lệ và mức độ hòa tan của thuốc trong dịch tiêu hóa và tính thẩm thấu của nó. Quá trình hấp thu thuốc xảy ra chủ yếu ở vùng ruột non [48]. 3 Một số nghiên cứu cho thấy sinh khả dụng của berberin dùng đường uống ở người tình nguyện khỏe mạnh là tương đối thấp (<5%) [39]. Ngoài ra, có những nghiên cứu trên động vật chỉ ra rằng berberin được chuyển hóa qua gan và bài tiết qua mật [47].
Một số nghiên cứu khác cho thấy thuốc có thể bị bài tiết ở thận [16].5 Tác dụng ức chế vi sinh vật của berberin Berberin có phổ kháng khuẩn rộng, tác dụng ức chế sự phát triển của nhiều chủng vi khuẩn gram (-) và gram (+) bao gồm Staphylococcus aureus, Shigella antidysenteria, Vibrio cholerae, Salmonella typhi, Escherichia coli [48]. Berberin ức chế sự nhân lên của Clostridum perfringens và Clostridum paraputrificum [28]. Ngoài ra, berberin cũng ức chế sự phát triển của nấm Candida albicans [7], các loài ký sinh trùng Entamoeba spp. Tác dụng kháng khuẩn: Ở một số nghiên cứu cho thấy, berberin có tác dụng hỗ trợ kháng khuẩn đối với 17 vi khuẩn Gram (+), đánh giá thông qua các giá trị như nồng độ ức chế 50% vi sinh vật thử (IC50), nồng độ ức chế tối thiểu (MIC), nồng độ diệt khuẩn tối thiểu (MMC).
Giá trị IC50 đối với S. aureus là 14,6 mg/ml, đối với B. subtilis là 43 mg/ml và có thể áp dụng cho dạng bào tử [48]. Một báo cáo khác, cũng chỉ ra nồng độ ức chế tối thiểu (MIC), mg/l của berberin đối với một số loại vi khuẩn [28] là: Bảng 1.1 Nồng độ ức chế tối thiểu của berberin trên một số vi khuẩn [28] Vi khuẩn MIC (mg/l) Vi khuẩn MIC (mg/l) E.
coli >2000 Pseudomonas aeruginosa >1000 Streptococcus faecalis, S. subtilis 500 500 (ATCC 10556) Fusobacterium nucleatum (ATCC S. aureus 250 15,6 25586) 4 Tác dụng chống protozoal: trong một thử nghiệm lâm sàng, berberin đã chứng minh cải thiện các triệu chứng đường tiêu hóa và giảm sự nhân lên của Giardia lambia và giúp giảm một nửa liều thuốc chống bệnh giardiasis phổ biến là metronidazole khi dùng phối hợp [19]. Tác dụng chống nấm: ngoài tác dụng kháng khuẩn, berberin còn được chứng minh có tác dụng chống côn trùng, và chống nấm, trong đó là loài Candida spp.
Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC), µg/ml của berberin ức chế các loài Candida khác nhau [7] được thể hiện dưới bảng sau: Bảng 1.2 Nồng độ ức chế tối thiểu của berberin trên một số nấm [7] Nấm MIC (µg/ml) Nấm MIC (µg/ml) C. parapsilosis 128 Tác dụng chống ký sinh trùng: Một nghiên cứu cho thấy, berberin có khả năng ức chế sự phát triển của ký sinh trùng và cải thiện nhanh chóng các thông số huyết học ở người bệnh [43]. Thử nghiệm trên mô hình chuột nhắt nhiễm Leishmania donovani 8 ngày và kéo dài, berberin đã làm giảm đáng kể lượng ký sinh trùng và ít gây độc hơn so với thuốc điều trị phổ biến là pentamidine [25]. Vậy từ các thực nghiệm đã chứng minh được rằng berberin là một hợp chất tự nhiên, có nhiều tác dụng quan trọng, ứng dụng trong ngành công nghệ Dược phẩm như ức chế sự phát triển của vi sinh vật, chống ung thư, chống oxy hóa, hạ lipid máu, hạ đường huyết,… 5 1.6 Một số chế phẩm chứa berberin trên thị trường Các dạng bào chế thường gặp trên thị trường chứa berberin là viên nén, viên nang, viên bao phim, viên bao đường.3 Một số biệt dược chứa berberin thường gặp trên thị trường Tên biệt dược Dạng bào chế/Hàm lượng Nhà sản xuất Asterasick Viên nang/ 100mg Công ty cổ phần Traphaco Berberin 50mg Viên nén/ 50mg Công ty cổ phần Dược 3/2 Công ty TNHH sản xuất thương mại Berberin Viên nén bao phim/ 25mg dược phẩm INC.
Berberine Viên nang/ 500mg Công ty Orbivit, Mỹ Ultra Berberine Viên nang/ 200mg Gluten Free Society, Mỹ 1.2 Tổng quan về vi nang 1.1 Khái niệm, đặc điểm cấu tạo 1.1 Khái niệm Vi nang (microcapsule) là những tiểu phân hình cầu hoặc không xác định, có kích thước 0,1 µm -5 mm (thông thường từ 100- 500 µm) [10], [23]. Một số tài liệu xếp kích thước vi nang nằm trong khoảng 1 µm -1000 µm. Vi nang hóa là quá trình bao gói những giọt chất lỏng nhỏ hoặc những phân tử nhỏ bằng một lớp màng thích hợp [10]. Có thể phân biệt vi nang và vi cầu như sau: Vi nang (microcapsule) có cấu trúc kiểu bình chứa (reservoir), gồm nhân và vỏ xác định.
Nhân có thể ở dạng rắn, lỏng. Vỏ là một màng polyme (có thể một hoặc nhiều polyme) liên tục, có cấu trúc xốp hoặc không [23].2 Cấu tạo, thành phần, đặc điểm Vi nang được cấu tạo bởi hai thành phần: Phần nhân: gồm một hoặc nhiều dược chất ở trạng thái rắn, lỏng hoặc nhũ tương, hỗn dịch, có thể thêm các chất phụ nhằm mục đích ổn định hoặc điều chỉnh tốc độ giải phóng dược chất [2], [22]. Phần vỏ: Thường là các hợp chất cao phân tử có nguồn gốc thiên nhiên như gelatin, alginat, chitosan, cellulose,… hoặc có nguồn gốc nhân tạo như polyamid, polystyren, polycrylat,. có tác dụng tạo màng mỏng, bề dày từ 0,1 đến 200 µm [2], [6].
Tỷ lệ nhân và vỏ biến động trong khoảng rất rộng, từ 1 : 99 đến 99 : 1. Thông thường vỏ bao chiếm 70% khối lượng vi nang và quyết định phần lớn tính chất của vi nang [2]. Các tính chất của vật liệu làm vỏ vi nang như bám dính, tính thấm, khả năng hút ẩm, khả năng hòa tan, độ ổn định phải phù hợp với mục đích bào chế vi nang. Lớp vỏ này phải có khả năng "bẫy", "nhốt" và bao gói các dược chất, vi sinh vật trong các vi nang nhỏ.
Lớp vỏ vi nang có độ bền tương đối để vừa có khả năng bảo vệ tế bào vi khuẩn vừa có khả năng giải phóng dược chất khi cần thiết [31]. Vi khuẩn, dược chất được giải phóng theo các cơ chế như: gãy vỡ màng, hòa tan màng, hoặc khuếch tán qua màng,… [31]. Việc vi nang hóa đã chứng tỏ có nhiều lợi ích như: giúp cải thiện đặc tính liên quan đến độ tan, kéo dài thời gian bán thải của thuốc và nâng cao sinh khả dụng của thuốc bằng cách kiểm soát tốc độ giải phóng thuốc từ hệ vi nang [32], [33], [35], [36]. 7 Ngoài ra, vi nang hóa cũng cho thấy một ưu điểm nổi bật là kỹ thuật bào chế đơn giản [4], [40], [42].2 Các phương pháp chung bào chế vi nang Việc lựa chọn phương pháp bào chế phụ thuộc vào đặc điểm, tính chất của nguyên liệu như độ tan, tính tương đồng, kích thước vi nang, cơ chế giải phóng, quy mô sản xuất và chi phí [44]…Theo Caballero và cộng sự [17], vi nang có thể được điều chế bằng các phương pháp chính sau: phun sấy, kết tụ, đông khô và nhũ tương hóa.
Phương pháp kết tụ: là kỹ thuật liên quan đến sự kết tụ của các phân tử polyme bao quanh phần lõi bằng cách thay đổi các đặc tính hóa lý của môi trường như nhiệt độ, độ ion hóa, pH [14]. Ưu điểm chính là kỹ thuật đơn giản, chi phí thấp, không đòi hỏi nhiệt độ cao hoặc dung môi hữu cơ và được ứng dụng bao gói vi khuẩn Lactobacillus acidophilus bằng cách phối hợp với pectin và casein, giúp tăng khả năng đề kháng với dịch vị dạ dày và đường ruột [41]. Phương pháp phun sấy: quá trình này bao gồm: hình thành một hệ nhũ tương, sau đó sấy trong buồng sấy với không khí nóng tuần hoàn. Nước bốc hơi ngay khi tiếp xúc với khí nóng, các chất dùng để bao gói gồm: sodium caseinat, maltodextrin DE 18, lecithin [34].
Kỹ thuật phun sấy có nhiều ưu điểm như dễ làm quy mô sản xuất lớn, sử dụng được nhiều loại thiết bị bao gói, thiết bị đơn giản, chi phí sản xuất thấp, và có nhược điểm lớn nhất là các sản phẩm không đồng nhất về kích thước [37]. Phương pháp nhũ tương hóa: đầu tiên phần lõi được phân tán trong dung môi tạo nên nhũ tương dầu trong nước hoặc nước trong dầu với các chất nhũ hóa. Loại bỏ dung môi có thể bằng cách bốc hơi khi khuấy [14] hoặc dùng kỹ thuật đông khô [18].
