Tổng quan nghiên cứu

Bệnh lao vẫn là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tử vong do bệnh truyền nhiễm trên toàn cầu, với khoảng 10 triệu người mắc mới và hơn 1,2 triệu ca tử vong mỗi năm. Tại Việt Nam, quốc gia đứng thứ 16 về số người mắc lao và thứ 15 về gánh nặng lao kháng đa thuốc, việc kiểm soát và điều trị bệnh lao là ưu tiên y tế cấp thiết. Rifampicin, một kháng sinh bán tổng hợp có phổ kháng khuẩn rộng, đóng vai trò chủ chốt trong phác đồ điều trị lao, được sử dụng hàng ngày trong cả giai đoạn tấn công và duy trì. Tuy nhiên, trong quá trình bảo quản và sử dụng, rifampicin dễ bị phân hủy tạo thành các tạp chất như tạp A (rifampicin quinon) và tạp B (rifampicin N-oxid), những hợp chất này không có hoặc rất ít hoạt tính kháng khuẩn, đồng thời có thể làm tăng nguy cơ kháng thuốc và gây tác dụng không mong muốn.

Hiện nay, các dược điển Việt Nam và quốc tế đều yêu cầu kiểm tra các tạp chất này trong nguyên liệu và thành phẩm rifampicin, nhưng trong danh mục chất chuẩn quốc gia chưa có sẵn tạp A và tạp B chuẩn. Việc nhập khẩu các chất chuẩn này có chi phí cao và thời gian chờ đợi lâu, gây khó khăn cho công tác kiểm nghiệm. Do đó, nghiên cứu tổng hợp tạp chất A và B của rifampicin với độ tinh khiết cao nhằm làm nguyên liệu chuẩn đối chiếu là rất cần thiết. Mục tiêu cụ thể của luận văn là tổng hợp tạp A và tạp B ở quy mô phòng thí nghiệm, đạt khoảng 500 mg mỗi loại với độ tinh khiết tối thiểu 98%, góp phần nâng cao năng lực kiểm nghiệm và đảm bảo chất lượng thuốc chống lao tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về hóa học phân tích và tổng hợp dược phẩm, đặc biệt tập trung vào:

  • Lý thuyết phản ứng oxy hóa khử: Sử dụng phản ứng oxy hóa khử để chuyển đổi rifampicin thành các tạp chất quinon và N-oxid, dựa trên cơ chế chuyển đổi hóa học của rifampicin trong môi trường trung tính hoặc có tác nhân oxy hóa.
  • Mô hình sắc ký phân tích: Áp dụng sắc ký lớp mỏng (TLC) và sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC-PDA) để xác định độ tinh khiết và định lượng tạp chất, đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng.
  • Khái niệm tạp chất dược phẩm: Tạp chất A (rifampicin quinon) và tạp chất B (rifampicin N-oxid) là các sản phẩm oxy hóa của rifampicin, có ảnh hưởng đến hiệu quả và an toàn của thuốc, cần được kiểm soát chặt chẽ.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Nguyên liệu rifampicin chuẩn được cung cấp bởi Viện Kiểm nghiệm thuốc Trung ương với độ tinh khiết 96%. Các hóa chất và dung môi sử dụng đều đạt tiêu chuẩn phân tích.
  • Phương pháp tổng hợp:
    • Tạp A được tổng hợp bằng phản ứng oxy hóa khử rifampicin với kali fericyanid trong môi trường trung tính (đệm phosphat pH 7,4), thời gian phản ứng 2 giờ, sau đó tinh chế bằng phương pháp chiết pha rắn (SPE).
    • Tạp B được tổng hợp bằng phản ứng oxy hóa rifampicin với hydrogen peroxide kết hợp chiếu tia UV 254 nm, sau đó tinh chế bằng chiết pha rắn.
  • Phương pháp phân tích:
    • Xác định cấu trúc sản phẩm bằng các phương pháp phổ học như phổ UV-Vis, phổ khối lượng (MS), phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR).
    • Đánh giá độ tinh khiết bằng sắc ký lớp mỏng (TLC).
    • Định lượng hàm lượng tạp chất bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao với detector PDA (HPLC-PDA).
  • Cỡ mẫu và timeline: Tổng hợp khoảng 500 mg mỗi tạp chất, thực hiện trong vòng 6 tháng tại phòng thí nghiệm Khoa Dược – Đại học Y Dược TP. Hồ Chí Minh.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiệu suất tổng hợp: Tạp A (rifampicin quinon) được tổng hợp với hiệu suất toàn quy trình đạt 56,46% (khoảng 1600,1 mg), tạp B (rifampicin N-oxid) đạt 16,10% (khoảng 466,5 mg). Đây là mức hiệu suất phù hợp với quy mô phòng thí nghiệm và đảm bảo đủ lượng sản phẩm cho mục đích chuẩn đối chiếu.

  2. Độ tinh khiết sản phẩm: Độ tinh khiết trung bình của tạp A đạt 99,52%, tạp B đạt 98,15% tính trên chế phẩm nguyên trạng, vượt mức yêu cầu tối thiểu 98%. Kết quả này được xác nhận qua sắc ký lớp mỏng và sắc ký lỏng hiệu năng cao.

  3. Xác định cấu trúc: Các phương pháp phổ UV-Vis, MS và NMR cho thấy cấu trúc của tạp A và tạp B phù hợp với các công thức hóa học đã biết, khẳng định thành công quá trình tổng hợp và tinh chế.

  4. So sánh quy trình tổng hợp: Phản ứng oxy hóa khử với kali fericyanid cho hiệu suất cao hơn và sản phẩm tinh khiết hơn so với phương pháp oxy hóa bằng hydrogen peroxide và chiếu tia UV, phù hợp cho tổng hợp tạp A. Phương pháp tổng hợp tạp B cần tối ưu thêm để nâng cao hiệu suất.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân hiệu suất thấp hơn của tạp B có thể do phản ứng oxy hóa với hydrogen peroxide và tia UV tạo ra nhiều sản phẩm phụ không mong muốn, làm giảm thu hồi sản phẩm chính. So với các nghiên cứu quốc tế, hiệu suất và độ tinh khiết của tạp A và B trong nghiên cứu này tương đương hoặc cao hơn, chứng tỏ quy trình tổng hợp phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm trong nước.

Việc sử dụng các phương pháp phổ hiện đại giúp xác định chính xác cấu trúc và độ tinh khiết, đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn làm chất chuẩn đối chiếu. Dữ liệu sắc ký có thể được trình bày qua biểu đồ sắc ký HPLC thể hiện các pic tạp chất rõ ràng với hệ số phân giải trên 4,0, minh chứng cho độ phân giải sắc ký tốt.

Kết quả nghiên cứu góp phần làm giàu ngân hàng chất chuẩn trong nước, giảm phụ thuộc vào nhập khẩu, đồng thời nâng cao chất lượng kiểm nghiệm rifampicin, góp phần đảm bảo an toàn và hiệu quả điều trị bệnh lao.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tối ưu hóa quy trình tổng hợp tạp B: Nghiên cứu điều chỉnh nồng độ hydrogen peroxide, thời gian chiếu tia UV và điều kiện tinh chế để nâng cao hiệu suất và độ tinh khiết sản phẩm trong vòng 12 tháng, do nhóm nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Khoa Dược thực hiện.

  2. Xây dựng quy trình chuẩn đối chiếu nội địa: Áp dụng quy trình tổng hợp tạp A và B đã được chứng minh để sản xuất chất chuẩn đối chiếu phục vụ kiểm nghiệm nguyên liệu và thành phẩm rifampicin, giảm chi phí và thời gian nhập khẩu, triển khai trong 18 tháng.

  3. Đào tạo và chuyển giao công nghệ: Tổ chức các khóa đào tạo kỹ thuật tổng hợp và phân tích tạp chất cho cán bộ kiểm nghiệm thuốc tại các viện kiểm nghiệm và nhà máy dược trong nước, nâng cao năng lực chuyên môn, thực hiện trong 6 tháng.

  4. Mở rộng nghiên cứu ứng dụng: Khảo sát ảnh hưởng của tạp chất A và B đến hiệu quả và độc tính của rifampicin trong các mẫu lâm sàng và chế phẩm, nhằm hoàn thiện tiêu chuẩn chất lượng thuốc chống lao, thực hiện trong 24 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà kiểm nghiệm thuốc và phòng kiểm nghiệm dược phẩm: Sử dụng quy trình tổng hợp và phương pháp phân tích tạp chất để nâng cao chất lượng kiểm nghiệm rifampicin, đảm bảo thuốc đạt chuẩn trước khi lưu hành.

  2. Các nhà sản xuất dược phẩm: Áp dụng quy trình tổng hợp tạp chất để chủ động sản xuất chất chuẩn đối chiếu, giảm chi phí nhập khẩu và tăng tính chủ động trong kiểm soát chất lượng nguyên liệu và thành phẩm.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành dược học, hóa phân tích: Tham khảo phương pháp tổng hợp, tinh chế và phân tích tạp chất rifampicin, làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về dược phẩm và kiểm nghiệm thuốc.

  4. Cơ quan quản lý nhà nước về dược phẩm: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng hoặc cập nhật tiêu chuẩn chất lượng rifampicin, nâng cao hiệu quả quản lý chất lượng thuốc chống lao trên thị trường.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần tổng hợp tạp chất A và B của rifampicin?
    Tạp chất A và B là sản phẩm oxy hóa của rifampicin, ảnh hưởng đến hiệu quả và an toàn thuốc. Việc tổng hợp giúp tạo ra chất chuẩn đối chiếu phục vụ kiểm nghiệm, đảm bảo chất lượng thuốc và giảm phụ thuộc nhập khẩu.

  2. Phương pháp tổng hợp tạp A và B được thực hiện như thế nào?
    Tạp A được tổng hợp bằng phản ứng oxy hóa khử với kali fericyanid trong môi trường trung tính, tạp B bằng phản ứng oxy hóa với hydrogen peroxide và chiếu tia UV. Cả hai đều được tinh chế bằng chiết pha rắn và xác định cấu trúc bằng phổ học.

  3. Độ tinh khiết của sản phẩm tổng hợp đạt bao nhiêu?
    Tạp A đạt độ tinh khiết trung bình 99,52%, tạp B đạt 98,15%, đều vượt mức yêu cầu tối thiểu 98% để làm chất chuẩn đối chiếu.

  4. Hiệu suất tổng hợp có cao không?
    Hiệu suất tổng hợp tạp A là khoảng 56,46%, tạp B là 16,10%. Hiệu suất tạp B thấp hơn do phản ứng oxy hóa phức tạp hơn, cần tối ưu thêm.

  5. Nghiên cứu này có ý nghĩa gì đối với ngành dược Việt Nam?
    Nghiên cứu giúp chủ động sản xuất chất chuẩn tạp chất rifampicin trong nước, nâng cao năng lực kiểm nghiệm, giảm chi phí và thời gian nhập khẩu, góp phần đảm bảo chất lượng thuốc chống lao và sức khỏe cộng đồng.

Kết luận

  • Đã thành công tổng hợp tạp chất A (rifampicin quinon) và tạp chất B (rifampicin N-oxid) với độ tinh khiết trên 98% và hiệu suất phù hợp quy mô phòng thí nghiệm.
  • Phương pháp tổng hợp tạp A sử dụng phản ứng oxy hóa khử với kali fericyanid cho hiệu suất và độ tinh khiết cao hơn so với tạp B.
  • Sản phẩm tổng hợp được xác định cấu trúc chính xác bằng các phương pháp phổ UV-Vis, MS và NMR, đảm bảo làm chất chuẩn đối chiếu.
  • Nghiên cứu góp phần làm giàu ngân hàng chất chuẩn trong nước, nâng cao năng lực kiểm nghiệm rifampicin, giảm phụ thuộc nhập khẩu.
  • Đề xuất tối ưu quy trình tổng hợp tạp B, xây dựng quy trình chuẩn đối chiếu nội địa và đào tạo chuyển giao công nghệ trong thời gian tới.

Luận văn mở ra hướng đi mới cho việc chủ động kiểm soát chất lượng thuốc chống lao tại Việt Nam, kêu gọi các đơn vị liên quan phối hợp triển khai ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn.