Khóa luận tốt nghiệp Y tế: Vũ hải yến nghiên cứu bào chế tiểu phân nano

Khóa luận nghiên cứu bào chế tiểu phân nano chứa paclitaxel và dihydroartemisinin với chất mang ethylcellulose. Tài liệu chuyên ngành Dược.

• Tác giả: Vũ Hải Yến
• Người hướng dẫn: ThS. Trần Trọng Biên
• Trường học: Trường Đại học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược sĩ
• Đề tài: Nghiên cứu bào chế tiểu phân nano chứa Paclitaxel và Dihydroartemisinin với chất mang Ethylcellulose
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu về nghiên cứu bào chế tiểu phân nano

Nghiên cứu bào chế tiểu phân nano của Vũ Hải Yến là một khóa luận tốt nghiệp Dược sĩ được thực hiện tại Trường Đại học Dược Hà Nội năm 2020. Đây là một công trình học thuật quan trọng tập trung vào việc phát triển công nghệ nano dược phẩm hiện đại. Khóa luận nghiên cứu bào chế các tiểu phân nano chứa hai dược chất hoạt tính: Paclitaxel (PTX) và Dihydroartemisinin (DHA) sử dụng Ethylcellulose (EC) làm chất mang. Công trình này được hướng dẫn bởi ThS. Trần Trọng Biên tại Viện Công nghệ Dược phẩm Quốc gia và Bộ môn Bào chế. Mục tiêu chính là xây dựng công thức tối ưu và đánh giá các đặc tính của hệ tiểu phân nano để ứng dụng trong điều trị bệnh.

1.1. Ý nghĩa của bào chế tiểu phân nano trong dược phẩm

Công nghệ tiểu phân nano mang lại nhiều ưu điểm vượt trội trong lĩnh vực dược phẩm hiện đại. Việc giảm kích thước hạt dẫn đến tăng diện tích bề mặt, cải thiện độ tan, tăng sinh khả dụng và giảm tác dụng phụ. Nano hóa dược chất giúp tối ưu hóa hiệu quả điều trị, đặc biệt là cho các dược chất có độ tan kém như PTX và DHA. Điều này mở ra khả năng ứng dụng rộng rãi trong các liệu pháp điều trị hiện đại.

1.2. Ngữ cảnh phát triển của khóa luận

Khóa luận được thực hiện trong bối cảnh công nghệ nano dược phẩm phát triển nhanh chóng toàn cầu. Việc kết hợp Paclitaxel và Dihydroartemisinin trong một hệ tiểu phân nano đơn lẻ thể hiện hướng đi mới trong điều trị ung thư kết hợp. Sử dụng Ethylcellulose làm chất mang polymer an toàn cho phép tạo ra hệ thống giải phóng dược chất kiểm soát, nâng cao hiệu quả điều trị.

II. Thông tin về các dược chất trong khóa luận

Khóa luận của Vũ Hải Yến tập trung nghiên cứu hai dược chất chính: Paclitaxel và Dihydroartemisinin, cả hai đều có tính chất chống ung thư nổi bật. Paclitaxel là một hợp chất chiết xuất từ vỏ cây Tùng Thái Bình Dương, được sử dụng rộng rãi trong hóa trị liệu ung thư nhưng gặp khó khăn về độ tan kém và độc tính cao. Dihydroartemisinin là một dẫn xuất artemisinin từ cây Thanh hao, biết đến với hoạt tính chống sốt rét và tiềm năng chống ung thư. Kết hợp hai dược chất này trong một hệ tiểu phân nano nhằm khai thác hiệu ứng tương synergistic, giảm liều dùng và tác dụng phụ, mở ra hướng đi mới cho liệu pháp điều trị kết hợp hiệu quả.

2.1. Đặc điểm của Paclitaxel PTX

Paclitaxel là một alkaloid diterpene phức tạp, có hoạt tính chống ung thư mạnh bằng cách ức chế sự phân chia tế bào. Tuy nhiên, PTX có độ tan kém trong nước, yêu cầu sử dụng các hóa chất độc hại như Cremophor EL. Bào chế nano PTX giúp cải thiện độ tan, giảm tác dụng phụ và tăng sinh khả dụng, làm cho liệu pháp an toàn và hiệu quả hơn.

2.2. Đặc điểm của Dihydroartemisinin DHA

Dihydroartemisinin là một hợp chất peroxide thiểu có hoạt tính chống ung thư thông qua cơ chế tạo lực căng giải phóng gốc tự do. DHA cũng có độ tan thấp và sinh khả dụng hạn chế. Sử dụng công nghệ nano hóa với Ethylcellulose như chất mang cải thiện đáng kể khả năng hấp thụ và hiệu lực điều trị của DHA.

III. Ethylcellulose làm chất mang trong hệ nano

Ethylcellulose (EC) được lựa chọn làm chất mang polymer chính trong khóa luận của Vũ Hải Yến do những ưu điểm vượt trội. EC là một polymer tự nhiên an toàn, được FDA công nhân, không độc tính và có khả năng tương thích sinh học tốt. Polymer này có tính kỵ nước cao, cho phép tạo ra hệ tiểu phân nano ổn định với khả năng kiểm soát giải phóng dược chất. EC có khối lượng phân tử cao, cung cấp cấu trúc mạnh mẽ cho tiểu phân, bảo vệ dược chất khỏi bị phân hủy. Sử dụng EC giúp kéo dài thời gian lưu thành ở vị trí mục tiêu, tăng mức hấp thụ dược chất và giảm liều dùng. Đây là chất mang lý tưởng cho hệ tiểu phân nano chứa PTX và DHA.

3.1. Ưu điểm của Ethylcellulose trong bào chế nano

Ethylcellulose có nhiều ưu điểm trong bào chế tiểu phân nano: tính biocompatible cao, không gây phản ứng miễn dịch, an toàn cho cơ thể. EC tạo hàng rào bảo vệ cho dược chất, ngăn chặn sự phân hủy sớm. Khả năng điều chỉnh độ kỵ nước giúp tối ưu hóa quá trình nano hóa. EC cho phép kiểm soát giải phóng thông qua điều chỉnh cấu trúc và thành phần.

3.2. Cơ chế hoạt động của chất mang trong tiểu phân nano

Chất mang Ethylcellulose tạo ra màng polymer bao quanh dược chất, bảo vệ PTX và DHA khỏi điều kiện pH axit và các enzyme ở đường tiêu hóa. Cấu trúc polymer cho phép giải phóng chậm và kiểm soát dược chất tại vị trí mục tiêu. EC giúp tăng thời gian lưu thành, tối ưu hóa sự hấp thụ và giảm tác dụng phụ toàn thân.

IV. Kết quả và ứng dụng của nghiên cứu

Khóa luận bào chế tiểu phân nano của Vũ Hải Yến đã đạt được những kết quả quan trọng trong việc phát triển công thức tối ưu chứa PTX và DHA với chất mang EC. Nghiên cứu thành công xây dựng quy trình bào chế sử dụng phương pháp siêu âm để tạo ra hệ tiểu phân nano với kích thước nhỏ, phân bố đồng đều và hiệu suất nano hóa cao. Các đặc tính của tiểu phân nano được đánh giá toàn diện: thế zeta, kích thước tiểu phân, khả năng giải phóng dược chất và ổn định trong quá trình bảo quản. Kết quả cho thấy hệ tiểu phân nano đạt được giải phóng kéo dài, đặc biệt là ở môi trường pH 7.4. Ứng dụng của công trình này mở ra tiềm năng lớn trong liệu pháp điều trị ung thư kết hợp hiệu quả và an toàn hơn.

4.1. Các thông số chất lượng của tiểu phân nano được tạo thành

Tiểu phân nano tạo thành đạt kích thước trung bình trong khoảng nano mét, với chỉ số đa phân tán (PDI) thấp cho thấy phân bố kích thước đồng đều. Thế zeta dương cho thấy tính ổn định tốt do lực đẩy tĩnh điện giữa các tiểu phân. Hiệu suất nano hóa cao chứng tỏ phần lớn dược chất được bao gói vào tiểu phân. Những kết quả này vượt quá yêu cầu chất lượng cho công nghệ nano dược phẩm.

4.2. Triển vọng ứng dụng lâm sàng và công nghiệp dược phẩm

Công trình nghiên cứu này tạo nền tảng cho phát triển thuốc chính quy hóa mới chứa PTX và DHA nano hóa. Ứng dụng lâm sàng tiềm năng bao gồm điều trị ung thư hiệu quả hơn với tác dụng phụ giảm thiểu. Từ góc độ công nghiệp, công thức này có thể scale-up quy mô sản xuất, mở ra cơ hội phát triển sản phẩm dược phẩm thương mại với giá trị kinh tế cao.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Paclitaxel (PTX) là một thuốc chống ung thư có nguồn gốc từ vỏ cây thủy tùng Thái Bình Dương (Taxus brevifolia) với tác dụng dược lý đã được chứng minh trên nhiều loại ung thư như ung thư vú, ung thư buồng trứng, ung thư phổi không tế bào nhỏ,. Tuy nhiên, ứng dụng của PTX trong lâm sàng bị hạn chế do độ tan trong nước rất thấp, tính thấm thấp và độc tính cao [33]. Dihydroartemisinin (DHA) là một trong những dẫn xuất chính của artemisinin, đã được sử dụng trên lâm sàng trong điều trị sốt rét và có ít tác dụng không mong muốn. Nhiều nghiên cứu gần đây chỉ ra DHA còn có tác dụng ức chế sự tăng trưởng của nhiều loại tế bào ung thư khác nhau như tế bào ung thư cổ tử cung, tế bào ung thư tuyến tụy, tế bào ung thư tuyến tiền liệt, tế bào ung thư gan [19].

Tuy nhiên, DHA có độ tan kém và độ ổn định thấp [28]. Theo nghiên cứu của Chen Yi và các cộng sự, PTX và DHA có tác dụng hiệp đồng chống khối u với giá trị chỉ số phối hợp (combination index, CI) từ 0,6 đến 0,73 [10]. Như vậy, nghiên cứu phối hợp PTX và DHA là một hướng đi mới có thể góp phần tăng hiệu quả điều trị ung thư đồng thời giảm độc tính của PTX. Hiện nay, hệ tiểu phân nano nói chung cũng như nano polyme nói riêng ngày càng được ứng dụng rộng rãi như một hệ vận chuyển thuốc mới trong lĩnh vực hóa trị liệu.

Sử dụng EC như một chất mang trong hệ nano cũng đang được quan tâm bởi khả năng bao gói và kiểm soát giải phóng dược chất. Do đó, đề tài: “Nghiên cứu bào chế tiểu phân nano chứa paclitaxel và dihydroartemisinin với chất mang ethylcellulose” được tiến hành với mục tiêu sau: 1. Xây dựng được công thức và xác định được một số thông số quy trình bào chế tiểu phân nano chứa PTX và DHA với chất mang EC. Đánh giá được một số đặc tính của hệ tiểu phân nano đã bào chế.

Thông tin về dược chất Thông tin về PTX Công thức cấu tạo Hình 1. Công thức cấu tạo của PTX Công thức phân tử: C47H51NO14. Khối lượng phân tử: 853,91 g/mol [12]. Tên khoa học: 5b,20-Epoxy-1,7b-dihydroxy-9-oxotax-11-en-2a,4,10b,13a-tetrayl 4,10-diacetat 2-benzoat 13-[(2R,3S)-3-(benoylamino)-2-hydroxy-3-phenylpropanoat] [12].

Tính chất lý hóa Cảm quan: bột màu trắng hoặc gần như trắng, dạng tinh thể [12]. Độ tan: Thực tế không tan trong nước (độ tan trong nước < 0,7 μg/ml), tan ít trong octanol, propylen glycol và butanol, dễ tan trong cremophor EL, methanol, ethanol, cloroform, aceton, dimethyl acetamid [29]. Góc quay cực: Dung dịch 10 mg/ml trong methanol có góc quay cực từ -49,0º đến -55,0º ở dạng khan [12]. Đặc điểm dược động học Nồng độ thuốc trong huyết tương tỷ lệ thuận với liều được truyền vào tĩnh mạch và giảm theo mô hình 2 pha.

Thuốc phân bố rộng vào các mô và dịch cơ thể, có thể bị ảnh hưởng bởi liều và thời gian truyền. Tỷ lệ gắn với protein là 89% đến 98%. Ở giai đoạn ổn định, thể tích phân bố thuốc là 5-6 lít/kg thể trọng. Thể tích phân bố của người tiêm 2 truyền từ 1 đến 6 giờ là 67,1 lít/m2 và của người tiêm truyền 24 giờ là 227 đến 688 lít/m2 cho thấy thuốc khuếch tán nhiều ra ngoài mạch và/hoặc gắn nhiều với các thành phần của mô.

Thời gian bán thải thuốc trong huyết thanh là 6-13 giờ. Nếu thời gian tiêm truyền từ 1-6 giờ, thời gian bán thải là 6,4 giờ; nếu thời gian tiêm truyền từ 24 giờ trở lên, thời gian bán thải là 15,7-52 giờ. Sau khi truyền tĩnh mạch, có khoảng 2-13% lượng thuốc được thải qua nước tiểu dưới dạng ban đầu; như vậy là ngoài thận còn có những đường đào thải khác (đào thải qua phân ~ 70%, trong đó 5% là dạng chưa chuyển hóa). PTX được chuyển hóa tại gan thông qua cytochrom P450, isoenzym CYP2C8 và CYP3A4, và tạo ra chất chuyển hóa chủ yếu là 6α-hydroxypaclitaxel.

Độ thanh thải dao động từ 0,3-0,8 lít/giờ/kg (hay 6,0-15,6 lít/giờ/m2) [1]. Tác dụng dược lý PTX làm tăng quá trình trùng hợp các dime tubulin tạo thành các ống vi thể và làm ổn định các ống vi thể sẵn có do ức chế quá trình giải trùng hợp, do đó ức chế sự tái cấu trúc bình thường của mạng ống vi thể - một quá trình rất quan trọng ở gian kỳ của quá trình phân bào giảm nhiễm và cả với hoạt động của ty lạp thể. PTX cũng gây ra các cấu trúc bất thường trong các ống vi thể trong quá trình phân bào, kết quả là phá vỡ các nhiễm sắc thể. PTX có thể ức chế sự tăng sinh tế bào, điều hòa đáp ứng miễn dịch và ức chế hình thành các cấu trúc bất thường trong các vi quản trong quá trình phân bào [1].

Chỉ định Điều trị ung thư buồng trứng di căn khi các biện pháp điều trị thông thường bằng các anthracyclin và platin đã thất bại hay bị chống chỉ định. PTX được sử dụng kết hợp với doxorubicin trong điều trị bổ trợ là phác đồ được lựa chọn hàng đầu trong điều trị ung thư vú di căn. Điều trị ung thư vú di căn khi liệu pháp thông thường với các anthracyclin đã thất bại hoặc ung thư vú tái phát trong thời gian 6 tháng sau điều trị bổ trợ. Điều trị ung thư phổi không tế bào nhỏ, ung thư Kaposi liên quan đến AIDS [1].

Định tính, định lượng - Định tính: Đo góc quay cực, đo phổ hồng ngoại IR, sắc ký lỏng hiệu năng cao [12]. - Định lượng: Phương pháp HPLC với detector UV tại bước sóng 227 nm [12]. 3 Thông tin về DHA Công thức cấu tạo Hình 1. Công thức cấu tạo của DHA Công thức phân tử: C15H24O5.

Tên khoa học: (3R,5aS,6R,8aS,9R,10S,12R,12aR)-Decahydro-3,6,9-trimetyl-3,12- epoxy-12H-pyrano[4,3-j]-1,2-benzodioxepin-10-ol [13]. Khối lượng phân tử: 284,35 g/mol [13]. Tính chất lý hóa Cảm quan: Tinh thể DHA hình kim, màu trắng, vị đắng, không mùi [38]. Độ tan: DHA rất ít tan trong nước và dầu, tan tốt trong ethanol 96%, tan được trong các dung môi ether, cloroform [38].

Độ ổn định: DHA kém bền về mặt hóa học, bị phân hủy với sự có mặt của sắt kim loại, Fe (II) - heme hoặc chất khử sinh học trong máu. Tại nhiệt độ 37ºC, DHA ổn định trong khoảng pH từ 2-6, pH càng acid hoặc càng kiềm, DHA càng dễ bị phân hủy. Thử nghiệm in vitro cho thấy trong huyết tương độ ổn định của DHA kém hơn trong dung dịch đệm pH 7,4 tương ứng (thời gian bán thải của DHA trong huyết tương là 2,3 giờ và trong đệm pH 7,4 là 5,5 giờ) [28]. Năng suất quay cực [α] = 140-146º (C = 1,0026 trong cloroform).

C12 là một cacbon bất đối tạo ra 2 đồng phân quang học α và β. Bằng phương pháp nhiễu xạ tia X, người ta chứng minh được DHA tồn tại chủ yếu dạng α, nhưng trong dạng dung dịch thì tồn tại cả 2 dạng [18]. Nhiệt độ nóng chảy: 145-150ºC [18]. 4 Đặc điểm dược động học Nghiên cứu trên động vật thực nghiệm: DHA hấp thu tốt qua đường uống, tỷ lệ liên kết với protein huyết tương là 50%.

Với liều uống là 20 mg/kg, thời gian bán thải của DHA là 2,1 giờ và DHA được thải trừ hoàn toàn sau 3,04 giờ. DHA phân bố đều ở khắp các cơ quan, đặc biệt phân bố nhanh đến gan và tim. DHA thải trừ nguyên dạng qua nước tiểu (82,7%) và một phần qua phân. Khi dùng DHA đồng thời với các thuốc khác có tỷ lệ liên kết với protein huyết tương cao nhận thấy độc tính không tăng lên [24].

Nghiên cứu trên cơ thể người: DHA hấp thu tốt qua đường uống với liều 1,1 mg/kg và 2,2 mg/kg, nồng độ trong huyết tương cao nhất đạt được sau 1,33 giờ và thời gian bán thải là 1,57-1,63 giờ. DHA ít được bài tiết qua nước tiểu sau khi uống viên dihydroartemisinin. Sự bài tiết tích lũy qua nước tiểu trong vòng 7 giờ chỉ chiếm 0,10%- 0,15% liều dùng. Sinh khả dụng của DHA khi dùng đường uống thấp, do khả năng hòa tan kém và có thể bị phân hủy bởi dịch dạ dày ruột [24].

Tác dụng dược lý DHA được biết đến là chất có tác dụng diệt kí sinh trùng sốt rét rất hiệu quả đặc biệt đối với ký sinh trùng P. Ngoài ra, DHA đã được chứng minh có tác dụng chống khối u với hai cơ chế tiêu diệt tế bào ung thư. Cơ chế thứ nhất nhờ việc tạo ra các gốc tự do thông qua sự phân cắt các cầu andoperoxid yếu (R-O-O-R), cơ chế thứ hai thông qua sự phân chia dị hợp của cầu nối endoperoxid và nước, dẫn đến sự hình thành hydroperoxid hoặc gốc hydroxyl dựa trên phản ứng Fenton. Hai cơ chế chống ung thư đều cho thấy tác dụng dược lý của DHA có liên quan và phụ thuộc vào nồng độ sắt trong cơ thể.

Các gốc tự do được sản xuất quá mức có thể oxy hóa lipid, gây tổn thương màng tế bào, protein và DNA, gây ra sự tự chết của tế bào ung thư [39]. Trong môi trường nội sinh của khối u, pH thấp, nồng độ ion sắt cao, sự sản xuất quá mức của các gốc tự do hầu như chỉ đạt được ở vị trí khối u, do đó DHA có độc tính rất thấp và ít gây ảnh hưởng tới các mô bình thường [15]. Độc tính của DHA Độc tính: LD50 của DHA dùng đường uống là 834,5 mg/kg đối với chuột thí nghiệm [27]. Độc tính trường diễn: cho chuột uống liên tục với liều 20 mg/kg và 60 mg/kg hằng ngày thấy chuột vẫn bình thường.

Khi tăng liều đến 180 mg/kg (gấp 100 lần liều điều trị 5 ở người) mới thấy khối lượng chuột giảm sút, kém ăn. Các thử nghiệm về bệnh lý, huyết học, máu ngoại vi đều bình thường [27]. Độc tính với bào thai: DHA có độc tính với bào thai chuột ở giai đoạn đầu và cuối của chuột mang thai. Kết quả nghiên cứu trên, không thể suy ra đối với người.

Tuy nhiên cũng nên thận trọng khi dùng DHA đối với phụ nữ có thai [27]. Định lượng DHA Theo Dược điển Trung Quốc 2015, DHA nguyên liệu được định lượng bằng phương pháp HPLC với detector UV tại bước sóng 210 nm [13]. Trong khi đó đối với viên nén chứa DHA, Dược điển Trung Quốc 2015 quy định định lượng theo phương pháp đo UV, đo độ hấp thụ tại bước sóng 238 nm, với mẫu trắng là dung dịch hỗn hợp natri hydroxid 2% : ethanol = 4:1. Tính toán hàm lượng DHA bằng cách so sánh dung dịch chuẩn cùng nồng độ [13].

Một số thử nghiệm in vitro, in vivo của DHA khi kết hợp với các thuốc điều trị ung thư Artemisinin là thuốc hàng đầu trong điều trị sốt rét, đồng thời cũng thể hiện hoạt tính chống ung thư. DHA là dẫn chất quan trọng và là chất chuyển hóa chính của artemisinin trong cơ thể.