Khóa luận tốt nghiệp Y tế: Trần thùy dương tối ưu hóa công thức bào chế và

Khóa luận tốt nghiệp dược sĩ của Trần Thùy Dương về tối ưu hóa công thức bào chế và xây dựng tiêu chuẩn chất lượng hệ nano tự nhũ hóa rosuvastatin.

• Tác giả: Trần Thùy Dương
• Người hướng dẫn: PGS.TS Vũ Thị Thu Giang
• Trường học: Trường Đại Học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược
• Đề tài: Tối Ưu Hóa Công Thức Bào Chế Và Xây Dựng Tiêu Chuẩn Chất Lượng Hệ Nano Tự Nhũ Hóa Rosuvastatin
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khái niệm và ý nghĩa tối ưu hóa công thức Rosuvastatin

Tối ưu hóa công thức là quá trình cải thiện thành phần và quy trình bào chế để nâng cao hiệu quả dược lý của Rosuvastatin. Rosuvastatin là một chất hạ cholesterol thuộc nhóm statin, được sử dụng rộng rãi trong điều trị các bệnh tim mạch. Tuy nhiên, khó khăn chính là sinh khả dụng thấp của thuốc khi sử dụng đường uống. Nghiên cứu tối ưu hóa công thức bào chế hệ nano tự nhũ hóa (SNEDDS) giúp tăng cường sự hấp thụ, cải thiện độ ổn định và hiệu quả trị liệu. Đây là công nghệ tiên tiến trong bào chế dược phẩm hiện đại, mang lại lợi ích to lớn cho ngành dược phẩm và bệnh nhân.

1.1. Đặc điểm của Rosuvastatin trong điều trị bệnh tim mạch

Rosuvastatin là statin thế hệ mới với khả năng giảm LDL-C mạnh mẽ và hiệu quả cao. Tuy nhiên, do độ hòa tan thấp trong nước, sinh khả dụng của thuốc khi sử dụng oral bị hạn chế. Hệ SNEDDS Rosuvastatin được phát triển để khắc phục nhược điểm này, giúp tăng cường hấp thụ và phân tán của dược chất trong đường ruột.

1.2. Tầm quan trọng của công thức tối ưu trong bào chế

Quá trình tối ưu hóa công thức bào chế có vai trò quyết định trong việc xây dựng các tiêu chuẩn chất lượng dược phẩm. Bằng cách điều chỉnh tỷ lệ chất nhũ hoá, chất phân tán và các thành phần khác, ta có thể tạo ra hệ nano tự nhũ hóa với đặc tính tối ưu về kích thước giọt, độ ổn định và hiệu suất nạp.

II. Hệ nano tự nhũ hóa SNEDDS giải pháp hiệu quả

Hệ nano tự nhũ hóa (SNEDDS) là công nghệ tiên tiến trong bào chế dược phẩm, được thiết kế để cải thiện sinh khả dụng của các thuốc khó hòa tan. Hệ thống này gồm các thành phần chính: chất dầu, chất nhũ hoá và chất phân tán, tạo thành một nano nhũ tương ổn định khi tiếp xúc với chất lỏng dạ dày. Công nghệ SNEDDS Rosuvastatin đã được chứng minh là có khả năng tăng cường hấp thụ dược chất lên đáng kể so với chế phẩm thông thường. Các tiêu chuẩn chất lượng được xây dựng bao gồm: độ trong suốt, kích thước giọt, chỉ số đa phân tán (PDI), hiệu suất nạp (EE) và độ ổn định lâu dài.

2.1. Cơ chế hoạt động và thành phần của SNEDDS

SNEDDS hoạt động theo nguyên tắc tự nhũ hóa: khi tiếp xúc với chất lỏng dạ dày, các thành phần trong công thức tự động sắp xếp thành nano nhũ tương với kích thước từ 20-200nm. Các chất nhũ hoá có chỉ số HLB cao giúp ổn định hệ thống, trong khi chất dầu là nền cho dược chất Rosuvastatin. Cấu trúc này tạo diện tích bề mặt lớn, tăng khả năng hấp thụ.

2.2. Ưu điểm và ứng dụng lâm sàng

SNEDDS Rosuvastatin mang lại nhiều ưu điểm: tăng sinh khả dụng lên 3-5 lần, cải thiện độ ổn định dược chất, giảm liều dùng, và giảm tác dụng phụ. Công nghệ này đã được nghiên cứu bài bản tại Trường Đại học Dược Hà Nội, tạo tiền đề cho ứng dụng lâm sàng và công nghiệp hóa sản xuất dạng thuốc mới.

III. Phương pháp tối ưu hóa công thức bào chế SNEDDS

Quá trình tối ưu hóa công thức bào chế SNEDDS Rosuvastatin sử dụng các phương pháp thống kê tiên tiến và mạng lưới neural nhân tạo. Các biến số cần kiểm soát bao gồm: tỷ lệ chất dầu, chất nhũ hoá và chất phân tán, được lựa chọn dựa trên các tiêu chuẩn chất lượng định trước. Thử nghiệm được thiết kế theo thiết kế thực nghiệm hợp lý, cho phép lựa chọn công thức tối ưu từ hàng chục công thức ứng cử. Mỗi công thức được đánh giá chi tiết về các đặc tính hóa lý-sinh học trước khi chọn lọc vùng tối ưu. Phương pháp này đảm bảo tính khoa học, hiệu quả và tiết kiệm trong quá trình phát triển dạng bào chế mới.

3.1. Thiết kế thử nghiệm và quy trình bào chế

Thiết kế thử nghiệm hợp lý giúp tối ưu hóa số lượng công thức cần kiểm tra. Quy trình bào chế SNEDDS bắt đầu từ việc cân đối chính xác các thành phần, trộn đều dưới điều kiện kiểm soát, sau đó đánh giá các đặc tính như độ trong, kích thước giọt, và ổn định. Các công thức được bảo quản theo điều kiện khác nhau để mô phỏng lão hóa cấp tốc và điều kiện thực.

3.2. Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng và vùng tối ưu

Tiêu chuẩn chất lượng cho SNEDDS Rosuvastatin bao gồm: kích thước giọt (10-100nm), chỉ số đa phân tán PDI (<0.3), độ trong suốt >95%, hiệu suất nạp EE >95% và độ ổn định ≥12 tháng. Vùng tối ưu được xác định từ các công thức thỏa mãn tất cả tiêu chuẩn này, từ đó lựa chọn công thức đại diện tốt nhất cho sản xuất quy mô lớn.

IV. Kết quả nghiên cứu và hướng phát triển tương lai

Khóa luận "Tối ưu hóa công thức bào chế và xây dựng tiêu chuẩn chất lượng hệ nano tự nhũ hóa Rosuvastatin" của Trần Thùy Dương đã đạt được các kết quả đáng kể. Nhóm nghiên cứu thành công phát triển và tối ưu hóa công thức SNEDDS Rosuvastatin, xây dựng tiêu chuẩn chất lượng đầy đủ và kiểm chứng độ ổn định lâu hạn. Công thức tối ưu S4 cho thấy đặc tính hóa lý ưu việt, với khả năng tự nhũ hóa tốt và ổn định lâu dài. Kết quả này mở ra triển vọng lớn cho ứng dụng lâm sàng và công nghiệp hóa dạng bào chế nano tự nhũ hóa cho các thuốc khó hòa tan khác. Hướng phát triển tiếp theo sẽ tập trung vào thử nghiệm lâm sàng và quy trình sản xuất quy mô lớn.

4.1. Những thành tựu chính của nghiên cứu

Nghiên cứu đã xây dựng công thức SNEDDS tối ưu với hiệu suất nạp cao và ổn định vượt trội. Công thức S4 được chọn từ vùng tối ưu đã được kiểm chứng ở cả điều kiện bảo quản thực (30°C ± 5°C, 75% ± 10% độ ẩm) và lão hóa cấp tốc (40°C ± 2°C, 75% ± 5% độ ẩm) trong 12 tháng. Tiêu chuẩn chất lượng được đề xuất có thể áp dụng cho kiểm định chất lượng theo dược điển quốc tế.

4.2. Ứng dụng lâm sàng và triển vọng phát triển

Công nghệ SNEDDS Rosuvastatin dự kiến sẽ nâng cao hiệu quả điều trị các bệnh tim mạch, cho phép giảm liều dùng và giảm tác dụng phụ. Kết quả nghiên cứu này có thể mở rộng áp dụng cho các dạng nano tự nhũ hóa khác, góp phần nâng cao chất lượng dược phẩm Việt Nam và cạnh tranh quốc tế trong lĩnh vực bào chế dược phẩm hiện đại.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Bệnh tim mạch hiện là gánh nặng sức khỏe chính yếu và là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên thế giới. Các khuyến cáo NCEP ATP III và ESC/EAS đã khẳng định LDL-C là mục tiêu điều trị hàng đầu và statin là lựa chọn đầu tay trong điều trị rối loạn lipid máu. Rosuvastatin là thuốc hạ lipid máu nổi bật trong nhóm statin với các tiêu chí hiệu lực giảm LDL-C cao, giảm biến cố tim mạch và tính an toàn. Rosuvastatin là chất ức chế cạnh tranh chọn lọc và thuận nghịch enzym HMG- CoA reductase bằng cách trở thành cơ chất giả gắn vào trung tâm hoạt động của enzym, thuốc được sử dụng đường uống để điều trị tăng cholesterol máu, tăng triglycerid máu và xơ vữa động mạch.

Tuy nhiên, rosuvastatin có sinh khả dụng đường uống thấp (khoảng 20%) do thuốc kém tan trong nước [22]. Để khắc phục nhược điểm này, các nghiên cứu gần đây trên thế giới đã thực hiện theo nhiều hướng khác nhau để làm tăng độ tan và sinh khả dụng của rosuvastatin như tạo muối, tạo phức với β- cyclodextrin, tạo hệ phân tán rắn, tạo nano tinh thể, hệ thân dầu vận chuyển thuốc [6], [7], [14]. Hệ nano tự nhũ hóa - SNEDDS (Self-nanoemulsifying Drug Delivery System) là hệ giải phóng thuốc có chứa thành phần bao gồm chất diện hoạt, đồng diện hoạt và dầu, đang được nghiên cứu phổ biến và mang lại hiệu quả cải thiện sinh khả dụng đáng kể [31]. Trong nghiên cứu bào chế, việc áp dụng các mô hình toán học để thiết kế thí nghiệm thiết lập mối quan hệ giữa các biến đầu vào (tỷ lệ các thành phần trong công thức) và các biến đầu ra (đặc tính của hệ thuốc) cũng như để tối ưu hóa công thức và quy trình bào chế đã được chứng minh là hiệu quả và giúp rút ngắn thời gian đồng thời giảm chi phí nghiên cứu.

Vì vậy, đề tài “Tối ưu hóa công thức bào chế và xây dựng tiêu chuẩn chất lượng hệ nano tự nhũ hóa rosuvastatin” được thực hiện với ba mục tiêu cụ thể là: 1. Tối ưu hóa được công thức bào chế hệ nano tự nhũ hóa SNEDDS rosuvastatin bằng mạng neuron nhân tạo. Đánh giá và xây dựng được tiêu chuẩn chất lượng của SNEDDS rosuvastatin. Bước đầu đánh giá độ ổn định của SNEDDS rosuvastatin theo tiêu chuẩn đã xây dựng.

Tổng quan về rosuvastatin 1. Danh pháp - Công thức hóa học Rosuvastatin là một chất tổng hợp toàn phần, có công thức phân tử là C22H28FN3O6S. - Trọng lượng phân tử của rosuvastatin là 481,593 g/mol. - Danh pháp: (E,3R,5S)-7-[4-(4-fluorophenyl)-2-[methyl(methylsulfonyl) amino]- 6-propan-2-ylpyrimidin-5-yl]-3,5-dihydroxyhept-6-enoic acid.

- Công thức cấu tạo: Hình 1. Công thức cấu tạo của rosuvastatin 1. Tính chất hóa lý - Rosuvastatin chủ yếu được dùng bằng đường uống dưới dạng muối rosuvastatin calci là bột vô định hình màu trắng. - Rosuvastatin được phân loại vào nhóm II trong bảng phân loại sinh dược học (BCS): khả năng thấm qua màng tốt nhưng khả năng hòa tan kém, cần giải quyết vấn đề độ tan và sinh khả dụng [29].

- Nhiệt độ nóng chảy: 151 - 156ºC. - Tính tan: ít tan trong nước và methanol, hơi tan trong ethanol. Độ tan của rosuvastatin trong nước là 41 mg/L ở 25ºC. - Bên cạnh các tính chất chung của nhóm statin, sự có thêm gốc phân cực bền vững methyl sulfonamid làm tăng tính thân nước và giảm tính thân dầu của rosuvastatin.

Giá trị logD ở pH 7,4 là -0,33, giá trị log D nhỏ hơn 1 thể hiện tính thân nước của dược chất [10], [21]. Cơ chế tác dụng dược lý Statin có tác dụng làm giảm LDL, cholesterol toàn phần, triglycerid và làm tăng HDL. Nhiều thử nghiệm lâm sàng đã chứng minh rằng statin ngăn ngừa hiệu quả các bệnh tim mạch cấp tính, phòng ngừa tiên phát và thứ phát các bệnh tim thiếu máu cục bộ và giảm đáng kể tỷ lệ tử vong, các biến cố mạch vành lớn, đột quỵ [6], [7], [22]. Về cơ chế tác dụng, statin là chất ức chế chọn lọc và cạnh tranh enzym HMG- CoA reductase - enzyme xúc tác quá trình chuyển đổi HMG-CoA thành mevalonate, đây là bước đầu tiên trong quá trình sinh tổng hợp cholesterol trong cơ thể.

Quá trình sinh tổng hợp cholesterol và cơ chế tác dụng của rosuvastatin Các statin có ái lực với enzyme khử HMG-CoA lớn hơn khoảng ba bậc so với HMG-CoA tự nhiên [18]. Mặc dù rosuvastatin có các đặc điểm cơ bản tương tự các statin khác, nhưng việc bổ sung nhóm methane-sulphonamide phân cực khiến rosuvastatin giảm tính thân dầu và tăng cường tương tác ion với enzyme khử HMG- CoA từ đó cải thiện ái lực liên kết của nó với enzyme này, khoảng gấp bốn lần so với HMG-CoA [22]. Do đó rosuvastatin làm giảm tổng hợp sterol ở gan, dẫn đến giảm nồng độ cholesterol trong tế bào gan. Tế bào gan đáp ứng với sự giảm nồng độ cholesterol nội bào này bằng cách tăng tổng hợp các thụ thể LDL để tăng cường tái hấp thu LDL ở gan từ tuần hoàn.

Kết quả cuối cùng của quá trình này là sự tăng dị hóa LDL làm giảm nồng độ LDL-C huyết thanh và cholesterol toàn phần [22]. 3 Rosuvastatin cũng làm giảm sản xuất Apolipoprotein B dẫn đến giảm sản xuất cholesterol lipoprotein mật độ rất thấp (VLDL-C) và triglyceride ở gan. Mặt khác, các nghiên cứu đã cho thấy rosuvastatin làm tăng 8%-12% HDL-C [22]. Nhiều nghiên cứu cho thấy hiệu lực vượt trội của rosuvastatin trong việc điều chỉnh các chỉ số LDL-C, triglyceride và HDL-C.

Rosuvastatin là statin hiệu quả nhất, chỉ với liều rosuvastatin 10 mg có thể làm giảm mức LDL-C từ ~ 50% trở lên, còn với liều 40mg thì con số này có thể lên tới 63%. Mặt khác, nó có khả năng làm tăng HDL- C và có tác động tích cực đến tỷ lệ apolipoprotein và lipid. Hầu hết các lợi ích điều chỉnh lipid quan sát được trong các nghiên cứu đã đạt được ở liều 10 mg mỗi ngày [8], [22]. Tác dụng giảm LDL-C của các statin ở các mức liều khác nhau [22] % giảm Rosuvast Artovast Simvasta Pravasta Fluvastat Lovastati LDLC atin (mg) atin (mg) tin (mg) tin (mg) in (mg) n (mg) < 25 5 10 5 10-20 20 10-20 25-35 5 10 10-20 20-40 40-80 20-40 35-45 5-10 10-20 20-40 80 - 80 45-55 10-20 20-40 80 - - - 55-60 20-40 80 - - - - 60-65 40-80 - - - - - Ghi chú: “-’’ là không xác định Ngoài tác dụng hạ cholesterol máu nhờ ức chế enzym HMG-CoA, một số tác dụng khác của rosuvastatin như cải thiện về chức năng nội mô, tác dụng chống viêm, chống huyết khối và chống oxy hóa, chống ung thư.

cũng đã được nhắc đến trong nhiều bài báo khoa học [16], [10], [12], [13]. Các nghiên cứu gần đây cũng đề cập đến một số tác dụng dược lý mới của rosuvastatin được phát hiện trên động vật thí nghiệm như kết hợp với axit retinoic hoạt động như một tác nhân pleiotropic chống lại tổn thương cơ tim cấp tính do β-adrenergic gây ra thông qua điều biến các con đường truyền tín hiệu [32]. Ngoài ra, statin cũng được báo cáo là phát huy tác dụng có lợi trong các tình trạng bệnh khác như bệnh mất trí nhớ Alzheimer, tăng sản tuyến tiền liệt lành tính, loãng xương, tăng huyết áp, tăng áp động mạch phổi cũng như gây ảnh hưởng đến thận, xương và chuyển hóa glucose [32]. Dược động học Hấp thu: rosuvastatin được hấp thụ từ ruột và qua chuyển hóa bước 1 ở gan.

Thuốc được hấp thu nhanh chóng sau khi dùng, thời gian đạt nồng độ đỉnh trong huyết tương Tmax là 4 giờ [7], [18], [22], [23]. Theo dữ liệu tổng hợp từ các thử nghiệm, nồng độ đỉnh Cmax và diện tích dưới đường cong AUC cho thấy mối quan hệ tuyến tính trong khoảng liều rosuvastatin từ 5 đến 80 mg. Thức ăn làm giảm 20% tốc độ hấp thu của rosuvastatin nhưng không làm giảm mức độ hấp thu [7], [22]. Phân bố: thể tích phân bố Vd là 134 lít ở trạng thái ổn định [23].

Chuyển hóa: tỷ lệ liên kết protein huyết tương của rosuvastatin là 88% [18], [22], [23], thấp hơn so với các statin khác có liên kết protein xấp xỉ 95% ngoại trừ pravastatin có liên kết protein thấp hơn 50% [22]. Bên cạnh đặc điểm tan kém trong nước, một trong những nguyên nhân quan trọng nhất khiến rosuvastatin có sinh khả dụng đường uống thấp là chuyển hóa bước 1 ở gan thông qua quá trình oxy hóa, lactonid và glucuronid hóa [9]. Các nghiên cứu về tế bào gan ở người chỉ ra rằng rosuvastatin là chất nền kém của quá trình chuyển hóa bởi cytochrom P450 vì vậy 90% thuốc được bài tiết dưới dạng không đổi. CYP2C9 là isoenzyme chính tham gia vào quá trình chuyển hóa.

Rosuvastatin được chuyển hóa thành chất chuyển hóa N-desmethyl, hiệu lực kém hơn thuốc mẹ vì vậy thuốc mẹ đóng vai trò chính ức chế HMG-CoA trong huyết tương [7], [22]. Rosuvastatin là thuốc ít có tương tác với các thuốc khác hơn so với các statin còn lại trong nhóm. Các thuốc chuyển hóa qua CYP3A4 như atorvastatin và simvastatin có tương tác với các chất ức chế CYP3A4 như itraconazole, thuốc ức chế protease và kháng sinh macrolide [17]. Trong khi đó, rosuvastatin không chuyển hóa qua CYP3A4 nên ít xảy ra tương tác này.

Thải trừ: khoảng 72% rosuvastatin hấp thu được đào thải qua mật và 28% bài tiết qua thận. Thuốc được bài tiết chủ yếu qua phân (90%) dưới dạng chất chuyển hóa và một phần nhỏ được bài tiết qua nước tiểu [18], [22]. Thời gian bán hủy T1/2 của rosuvastatin là 19 giờ, dài hơn atorvastatin (15 giờ) và simvastatin (2-3 giờ) [7], [22]. Sinh khả dụng: sinh khả dụng đường uống của rosuvastatin là 20%, tương đương với atorvastatin, pravastatin, fluvastatin, và cao hơn so với simvastatin và lovastatin [7], 5 [22], [23].

Trong đó độ hòa tan trong nước thấp và chuyển hóa bước 1 ở gan được coi là nguyên nhân chính [23]. Một số hướng nghiên cứu cải thiện sinh khả dụng Độ tan kém của rosuvastatin ảnh hưởng đến tốc độ hòa tan và khả dụng sinh học của dược chất này. Việc tăng cường khả năng hòa tan của rosuvastatin calci sẽ giúp cải thiện sinh khả dụng đường uống của thuốc. Một số biện pháp đã được áp dụng trong thực tế bao gồm tạo phức với β- cyclodextrin, tạo hệ phân tán rắn, tạo nano tinh thể, hệ thân dầu vận chuyển thuốc,…[6], [7], [14], [29].

Trong đó công nghệ nano đang thu hút được sự quan tâm rất lớn và đã cho thấy những lợi thế vượt trội so với dạng thuốc thông thường. Theo đó, những hệ phân phối thuốc này có thể giúp giảm liều, tăng sinh khả dụng, tăng tính chọn lọc và giảm tác dụng phụ của thuốc [8], [23]. Nguyên lý của công nghệ nano dựa trên việc giảm kích thước hạt đến cỡ nano.