Lê Thị Hà: Nghiên cứu rắn hóa hệ tiểu phân nano Fenofibrat bằng hấp phụ (Đại học Dược HN)

Luận văn nghiên cứu rắn hóa hệ tiểu phân nano Fenofibrat bằng phương pháp hấp phụ, tối ưu hóa công thức và quy trình bào chế, đánh giá đặc tính lý hóa.

• Tác giả: Lê Thị Hà
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Ngọc Chiến
• Trường học: Đại học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Dược Phẩm Và Bào Chế Thuốc
• Đề tài: Nghiên cứu rắn hóa hệ tiểu phân nano Fenofibrat bằng phương pháp hấp phụ
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ Dược học
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về Fenofibrat và ứng dụng bào chế Nano

Fenofibrat là một chất hoạt động dược học thuộc nhóm fibrate, được sử dụng rộng rãi trong điều trị rối loạn lipid máu. Tuy nhiên, fenofibrat có độ hòa tan kém trong nước, dẫn đến sinh khả dụng thấp và hiệu quả điều trị giới hạn. Công nghệ nano hóa fenofibrat đã mở ra hướng tiếp cận mới để cải thiện những hạn chế này. Bằng cách chuyển đổi fenofibrat thành các hạt nano với kích thước siêu nhỏ, các nhà khoa học có thể tăng diện tích tiếp xúc và cải thiện đáng kể khả năng hòa tan của dược chất. Phương pháp bào chế tiểu phân nano sử dụng ethyl cellulose làm polyme tải dược chất, kết hợp với các kỹ thuật nhũ hóa và bốc hơi dung môi tiên tiến.

1.1. Đặc điểm hóa học và dược động học của Fenofibrat

Fenofibrat có công thức hóa học C₂₀H₂₁ClO₄, với khối lượng phân tử 360,83 g/mol. Dược chất này được chuyển hóa gan và thải qua đường nước tiểu. Dược động học của fenofibrat cho thấy thời gian bán thải khoảng 20 giờ. Tính hydrophobic cao của fenofibrat làm giảm khả năng hòa tan trong môi trường dạ dày và ruột, ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ và mức độ hấp thụ của dược chất.

1.2. Lợi ích của công nghệ Nano trong cải thiện sinh khả dụng

Công nghệ nano hóa giúp tăng diện tích bề mặt tiếp xúc của dược chất, tăng vận tốc hòa tan và cải thiện sinh khả dụng. Các tiểu phân nano fenofibrat có kích thước trung bình nhỏ hơn 500 nm, cho phép hấp thụ tốt hơn qua niêm mạc tiêu hóa, từ đó nâng cao hiệu quả điều trị.

II. Phương pháp Hấp phụ tối ưu cho Rắn hóa Nano Fenofibrat

Phương pháp hấp phụ là một trong những kỹ thuật quan trọng nhất để rắn hóa tiểu phân nano fenofibrat thành dạng bột ổn định. Quy trình này liên quan đến việc hấp phụ hệ nano lỏng chứa fenofibrat lên các chất mang (adsorbent) phù hợp, như silica gel, montmorillonit (MMT) hoặc các polyme đặc biệt. Sự lựa chọn chất mang phù hợp là yếu tố quyết định thành công của quá trình rắn hóa. Các yếu tố như thời gian hấp phụ, số lần hấp phụ và loại chất mang đều ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất hấp phụ và chất lượng bột cuối cùng. Nghiên cứu cho thấy khi sử dụng montmorillonit kích hoạt, hiệu suất hấp phụ có thể đạt tới 90-95%, đảm bảo hàm lượng dược chất cao trong bột rắn hóa cuối cùng.

2.1. Các chất mang sử dụng trong quá trình rắn hóa

Trong nghiên cứu này, ba loại chất mang chính được khảo sát: silica gel, montmorillonit (MMT) và ethyl cellulose. Silicon dioxide (silica gel) có khả năng hấp phụ cao nhờ diện tích bề mặt lớn và có nhiều lỗ rỗng. Montmorillonit, một khoáng chất sét tự nhiên, được kích hoạt bằng nung nóng để tăng khả năng hấp phụ. Kết quả cho thấy MMT kích hoạt có hiệu suất hấp phụ cao nhất, phù hợp nhất cho quy trình rắn hóa fenofibrat.

2.2. Ảnh hưởng thời gian và số lần hấp phụ

Thời gian hấp phụ ảnh hưởng lớn đến hiệu suất quá trình. Nghiên cứu chỉ ra rằng thời gian hấp phụ tối ưu là 30-45 phút. Khi tăng thời gian vượt quá 45 phút, hiệu suất không tăng thêm nhiều nhưng chi phí hoạt động lại tăng. Số lần hấp phụ cũng được khảo sát, với kết quả cho thấy hai lần hấp phụ liên tiếp cho hiệu suất tối ưu, đạt 94-96% hàm lượng dược chất cuối cùng.

III. Đánh giá chất lượng Tiểu phân Nano Fenofibrat sau Rắn hóa

Sau khi hoàn tất quá trình rắn hóa bằng phương pháp hấp phụ, các tính chất vật lý và hóa học của tiểu phân nano fenofibrat cần được đánh giá chi tiết. Các phương pháp phân tích hiện đại như SEM (kính hiển vi điện tử quét), XRD (phổ nhiễu xạ tia X), HPLC (sắc ký lỏng hiệu năng cao) và DSC (phân tích nhiệt vi sai) được sử dụng để xác định: kích thước và hình thái của hạt, độ tinh khiết, hàm lượng dược chất, độ ổn định nhiệt, và đặc tính hòa tan. Bột rắn hóa cuối cùng phải đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng nghiêm ngặt về hàm lượng dược chất (không dưới 95%), độ ẩm (dưới 5%), và tính chất tương thích với các thành phần khác trong điều chế cuối cùng.

3.1. Phương pháp phân tích kích thước và hình thái hạt

Kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho phép quan sát trực tiếp hình thái bề mặt của tiểu phân nano, trong khi chỉ số đa phân tán (PDI) định lượng mức độ phân bố kích thước. Các tiểu phân nano fenofibrat-EC sau rắn hóa có kích thước trung bình 150-300 nm, với hình thái hình cầu đều, cho thấy quy trình bào chế được kiểm soát tốt.

3.2. Đánh giá độ ổn định và hàm lượng dược chất

Phân tích HPLC xác định hàm lượng fenofibrat trong bột rắn hóa đạt 96-98%. Phân tích DSC cho thấy bột rắn hóa không có biến đổi đáng kể trong phạm vi nhiệt độ 25-200°C, chứng minh độ ổn định nhiệt cao. Kiểm tra độ ẩm bằng cân nóng chỉ ra hàm lượng nước dưới 3%, đảm bảo bột ổn định khi bảo quản.

IV. Ứng dụng thực tiễn và Triển vọng phát triển

Rắn hóa nano fenofibrat bằng phương pháp hấp phụ không chỉ là một tiến bộ khoa học mà còn có giá trị thực tiễn lớn trong công nghiệp dược phẩm. Bột rắn hóa thu được có thể được sử dụng trực tiếp để chế biến các dạng bào chế oral khác nhau như viên nén, viên nang, hay dạng hỗn dịch. Điều này mang lại nhiều lợi thế: dễ kiểm soát chất lượng, ổn định lâu dài, không cần sử dụng dung môi nguy hiểm, và chi phí sản xuất thấp hơn so với duy trì hệ nano lỏng. Các nghiên cứu lâm sàng sơ bộ cho thấy sinh khả dụng tương đối của fenofibrat từ bột rắn hóa cao hơn 2-3 lần so với chế phẩm thương mại truyền thống. Trong tương lai, công nghệ này có tiềm năng được áp dụng cho các dược chất khác có vấn đề tương tự về độ hòa tan kém, mở rộng quy mô ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp dược phẩm.

4.1. Ưu điểm của phương pháp rắn hóa so với dạng nano lỏng

Bột rắn hóa có độ ổn định cao hơn các hệ nano lỏng, dễ bảo quản, không cần thiết bị lạnh đặc biệt. Quá trình sản xuất dạng bào chế cuối cùng từ bột rắn hóa đơn giản hơn, chi phí thấp hơn, và có khả năng kiểm soát chất lượng tốt hơn. Phương pháp hấp phụ không sử dụng dung môi độc hại, thân thiện với môi trường.

4.2. Triển vọng phát triển công nghệ nano trong dược phẩm

Thành công trong rắn hóa nano fenofibrat mở đường cho các ứng dụng tương tự với các dược chất hydrophobic khác. Công nghệ nano hóa kết hợp rắn hóa hấp phụ hứa hẹn cải thiện sinh khả dụng, giảm tác dụng phụ, và tối ưu hóa liều lượng dược chất cho bệnh nhân. Nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào quy mô hóa sản xuất và các bài kiểm tra lâm sàng toàn diện.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Sinh khả dụng của nhiều dược chất bị giới hạn bởi độ tan và tính thấm kém. Trong đó, độ tan của các dược chất là một trở ngại lớn cho việc phát triển các dạng bào chế đường uống. Việc tăng sinh khả dụng cho các dược chất kém tan vẫn còn là một trong những thách thức lớn cho các nhà nghiên cứu phát triển dược phẩm và ngành công nghệ dược phẩm [50]. Tuy nhiên, do thuộc phân nhóm II trong bảng phân loại BCS nên vấn đề về sinh khả dụng của FB bắt nguồn từ việc dược chất rất kém tan trong nước dẫn tới SKD của FB là rất thấp và kém ổn định [45].

Do đó, để cải thiện sinh khả dụng cho dạng bào chế chứa FB dùng theo đường uống thì cải thiện khả năng hòa tan là một trong những lựa chọn thường được ưu tiên nhất, có thể bằng phương pháp tạo hệ phân tán rắn, bào chế dạng bột siêu mịn,… Tuy nhiên kể cả khi sử dụng các phương pháp kể trên, thì sinh khả dụng của FB vẫn rất không ổn định vì khả năng hòa tan và hấp thu FB còn phụ thuộc vào nồng độ chất diện hoạt có trong môi trường hòa tan, do vậy nhiều hướng dẫn khuyên dùng FB cùng với bữa ăn để làm tăng sinh khả dụng của nó [1]. Để giảm liều dùng của FB và loại bỏ sự phu thuộc vào tình trạng tháo r ng da dày (không phụ thuộc sự có mặt của thức ăn) các nghiên cứu bào chế FB dưới dạng nano đã được công bố. Một số dạng thuốc mới bào chế trên cơ sở các tiểu phân nano của FB xuất hiện như: TriCor® của hãng Abbott được FDA chứng nhận vào 11 2004 sử dụng phương pháp xay nghiền với dạng bào chế là viên nén hàm lượng 48 mg và 145 mg. Các chế phẩm này có SKD không phụ thuộc vào thức ăn do các tiểu phân nano có khả năng thấm trực tiếp qua các kẽ tế bào và hấp thu vào trong máu không qua quá trình tạo micell với các chất nhũ hóa có trong đường tiêu hóa [16].

Năm 2018, Nguyễn Thị Hải Phượng đã tiến hành nghiên cứu bào chế tiểu phân nano fenofibrat sử dụng chất mang polyme Eudragit EPO, sau đó hấp phụ lên nhựa trao đổi ion. Kết quả cho thấy, FB được hòa tan trên 80% sau 30 phút từ nhựa hấp phụ. Tuy nhiên, hàm lượng dược chất trong tiểu phân nano cũng như bột hấp phụ còn thấp, khả năng ứng dụng thực tế chưa cao [5]. Chính vì vậy, chúng tôi đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu rắn hóa hệ tiểu phân nano fenofibrat bằng phƣơng pháp hấp phụ” với với 2 mục tiêu chính như sau: 1 1.

Bào chế đƣợc hỗn dịch tiểu phân nano fenofibrat với chất mang ethyl cellulose quy mô phòng thí nghiệm 2. Rắn hóa đƣợc hệ nano fenofibrat – ethyl cellulose bằng phƣơng pháp hấp phụ 2 CHƢƠNG 1. Tổng quan về fenofibrat 1. Công thức hóa học Hình 1.

Cấu trúc của fenofibrat Tên khoa học: propan-2-yl 2-[4-(4-chlorobenzoyl)phenoxy]-2-methylpropanoate. Công thức phân tử: C20H21ClO4 Khối lượng phân tử: 360,834 g/mol 1. Tính chất - Hình thức cảm quan: Bột kết tinh trắng hoặc gần như trắng. - Đặc tính lý học: Thực tế không tan trong nước (< 0,5 mg/l), tan tốt trong methylen clorid, khó tan trong ethanol 96%.

Fenofibrat thân dầu, trung tính, hê số phân bố D/N log P = 5,24. - Định tính: Phương pháp quang phổ hồng ngoại: Phổ hồng ngoại của chế phẩm phải phù hợp với phổ hồng ngoại của FB chuẩn. Phương pháp đo điểm chảy: Từ 79oC – 82oC. - Định lượng: Phương pháp đo quang tại bước sóng 289 nm hoặc phương pháp HPLC với bước sóng phát hiện 291 nm [2].

Độ ổn định FB bền vững ở điều kiện thường và nóng chảy ở nhiệt độ 80 – 81o C [9]. Dược động học FB được hấp thu ở đường tiêu hóa cùng với thức ăn. Hấp thu thuốc có thể bị giảm khi đói. Thuốc nhanh chóng bị thủy phân thành acid fenofibric là chất có hoạt tính.

3 Thuốc đạt nồng độ tối đa trong huyết tương sau 5 giờ uống và liên kết mạnh với protein huyết tương (khoảng 99%). Thời gian bán thải của dược chất là khoảng 20 giờ ở người bình thường, dược chất đào thải chủ yếu qua đường tiểu và đào thải toàn bộ sau 6 ngày [1]. Chỉ định và chống chỉ định - FB được sử dụng trong điều trị rối loạn lipoprotein huyết các typ IIa, IIb, III, IV và V, phối hợp với chế độ ăn. - Chống chỉ định: Suy thận nặng.

Rối loạn chức năng gan nặng. Trẻ dưới 10 tuổi [1]. Một số chế phẩm trên thị trường Viên nén Tricor (145 mg, 48 mg) của AbbVie. Viên nang Lipofen (150 mg và 200 mg) của Kowa Pharmaceuticals America Inc.

Lofibra (viên nang 67 mg với KTTP cỡ micro, viên nén 54 mg, 160 mg) của Teva. Lipanthyl (viên nén 145, 160 và 200 mg) của Abbott Laboratories. Viên nang Fenocor-67 mg bởi Ordain Health Care. Tổng quan về Ethyl cellulose 1.

Công thức hóa học Hình 1. Công thức hóa học của ethyl cellulose Tên khoa học: 2-[4,5-diethoxy-2-(ethoxymethyl)-6-methoxyoxan-3-yl] oxy-6- (hydroxymethyl)-5-methoxyoxane-3,4-diol Công thức phân tử: C20H38O11 Khối lượng phân tử: 454,5 g/mol [61] 1. Tính chất lý hóa - Hình thức cảm quan: Bột trắng hoặc gần như trắng - Đặc tính lý hóa: 4 Ethyl cellulose thực tế không tan trong nước, glycerol và propan-1,2-diol nhưng tan trong nhiều dung môi hữu cơ với tỷ lệ khác nhau tùy vào lượng nhóm ethoxy có trong polyme. Ethyl cellulose có số tỷ lệ nhóm ethoxy nhỏ hơn 46-48% tan tốt trong tetrahydrofuran, methyl acetat và h n hợp ethanol với các hydrocacbon thơm.

Ethyl cellulose có nhiều nhóm methoxy hơn tan tốt trong ethanol, methanol, clorofom và ethyl acetat. Nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh: 129 – 1330C Nhiệt độ nóng chảy: 165 – 1730C Bền với nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, acid và kiềm logP = 5,50 [61] 1. Tổng quan về nano polyme 1. Khái niệm nano polyme Nano polyme là các hệ mang thuốc sử dụng polyme làm giá mang dược chất, có cấu trúc dạng siêu vi nang hay siêu vi cầu.

Các polyme sử dụng bào chế nano polyme gồm các polyme tự nhiên hay tổng hợp. Trong đó có cả các loại phân hủy sinh học, tương hợp với cơ thể sống [5]. Phân loại Theo cơ chế mang dược chất có thể chia làm ba nhóm [4]. - Hệ cốt: Tiểu phân nano dược chất phân tán trong giá mang polyme, ví dụ siêu vi cầu (nanospheres) - Hệ màng bao: Polyme bao bên ngoài tiểu phân nano dược chất, ví dụ như siêu vi nang (nanocapsules), liposome, micelles, denderime, ống carbon.

- Hệ liên kết: Polyme gắn trực tiếp với phân tử dược chất qua các cầu liên kết hóa học. Một số phương pháp bào chế Dựa theo quy trình bào chế, có thể chia các phương pháp bào chế nano polyme làm 2 loại: 1 giai đoạn và 2 giai đoạn Phương pháp 1 giai đoạn: Dựa trên sự kết tủa của polyme từ một dung dịch, hoặc sự kết tập tự phát của các đại phân tử để hình thành các tiểu phân nano Phương pháp 2 giai đoạn: Giai đoạn đầu chung cho các phương pháp là bào chế nhũ tương và giai đoạn 2 là giai đoạn hình thành nên tiểu phân nano. Giai đoạn 2 có 5 thể thực hiện dựa trên phản ứng polyme hóa các monome hoặc quá trình kết tủa, gel hóa các polyme [59]. Một số phương pháp thường được sử dụng để bào chế nano polyme gồm: - Phương pháp nhũ hóa bốc hơi dung môi - Phương pháp nhũ hóa khuếch tán dung môi - Phương pháp hóa muối - Phương pháp kết tủa - Phương pháp trùng hợp - Phương pháp sử dụng dung môi siêu tới hạn - Phương pháp thẩm tích  Phương pháp nhũ hóa bốc hơi dung môi.

Dung dịch polyme và dược chất được hòa tan trong dung môi hữu cơ (không đồng tan với nước hoặc tan một phần trong nước) sau đó được nhũ hóa vào pha ngoại chứa chất ổn định dưới tác động của lực cơ học (siêu âm, khuấy trộn) tạo thành nhũ tương. Dung môi hữu cơ được bốc hơi khỏi hệ bằng cách khuấy trộn liên tục ở nhiệt độ phòng hoặc bốc hơi dung môi dưới áp suất giảm tạo thành các tiểu phân nano polyme. Trong phương pháp nhũ hóa bốc hơi dung môi, m i tiểu phân được hình thành từ một giọt pha dầu do đó kích thước tiểu phân phụ thuộc vào kích thước của giọt dầu.  Phương pháp nhũ hóa khuếch tán dung môi.

Trong phương pháp này pha dầu được hòa tan trong h n hợp dung môi hữu cơ tan một phần trong nước như aceton, ethanol, ethyl acetat và ethyl methyl ceton. Sau đó pha hữu cơ được nhỏ vào pha nước đã được bão hòa dung môi hữu cơ có chứa các chất diện hoạt kết hợp với khuấy từ, nhũ tương nano được tạo thành một cách nhanh chóng bởi sự phân tán của pha hữu cơ trong pha nước. Nhũ tương hình thành được phối hợp với một thể tích nước lớn hơn. Pha hữu cơ được loại bỏ khỏi nhũ tương nano bằng một số phượng pháp như bay hơi chân không tạo tiểu phân nano polyme [13],[ 51].

Một giọt pha dầu có thể tạo được một hoặc một vài tiểu phân nano polyme. Một số phƣơng pháp rắn hóa tiểu phân nano 1. Đông khô Đông khô là quá trình làm khô chế phẩm trong các điều kiện đặc biệt, trong đó chế phẩm được đông lạnh sau đó loại dung môi bằng cách thăng hoa trực tiếp (giai đoạn 6 làm khô sơ cấp) và giải hấp phụ (giai đoạn làm khô thứ cấp) để ngăn chặn các phản ứng hoá học và sự phát triển của vi sinh vật từ đó tăng độ ổn định của chế phẩm. Đông khô là phương pháp thường được sử dụng để loại nước và tăng độ ổn định cho hệ nano.

Ngoài ra, bột đông khô còn được sử dụng để xác định hiệu suất quá trình và chuẩn bị mẫu dùng trong các phương pháp phân tích như DSC, FT–IR, nhiễu xạ tia X hay quan sát hình thái (chụp SEM). Tuy vậy, bản thân quá trình đông khô cũng sinh ra các điều kiện khắc nghiệt có thể gây mất ổn định và thay đổi các đặc tính hệ nano. Do vậy, thành công của quá trình đông khô phụ thuộc rất nhiều vào thành phần công thức và các thông số kỹ thuật trong quá trình đông khô [6]. Phun sấy Nhiều nghiên cứu đã thành công trong việc sử dụng phương pháp phun sấy để tăng độ ổn định của tiểu phân nano.

So với đông khô, phun sấy có một số ưu điểm như thao tác nhanh, chi phí tương đối thấp, phù hợp với quy mô công nghiệp, bột phun sấy có thể dùng dưới dạng h n dịch hoặc đưa vào viên nén, viên nang.