ĐẶT VẤN ĐỀ Bệnh do Leishmania thể da (Leishmaniasis thể da) là một bệnh do nhiễm ký sinh trùng Leishmania, phổ biến ở nhiều nơi trên thế giới. Người ta nhận thấy rằng điều trị tại chỗ bằng thuốc bôi trong trường hợp bệnh này mang lại nhiều lợi ích do thuốc bôi giúp đưa thuốc tại đích, hạn chế tác dụng không mong muốn khi dùng đường toàn thân và thuận lợi khi sử dụng. Hiệu quả của thuốc bôi phụ thuộc vào khả năng kháng Leishmania của dược chất và nồng độ dược chất ở nơi kí sinh trùng cư trú. Tuy nhiên, các công thức thuốc bôi chưa thực sự hiệu quả do các dược chất kháng Leishmania gặp vấn đề tính tan kém (itraconazol, berberin) và/hoặc tính thấm qua da kém (paromomycin, berberin, itraconazol).
Trên thị trường chỉ có chế phẩm thuốc bôi chứa paromomycin nhưng gây kích ứng, nóng rát da do sử dụng methylbenzethonium clorid làm chất tăng thấm. Vì những lí do trên, việc điều trị Leishmaniasis thể da bằng thuốc bôi tại chỗ vẫn là một thách thức. Trong khi đó, hệ dung môi eutecti (DES: deep eutecti solvents) xuất hiện với những ứng dụng nổi bật trong cải thiện độ tan, tăng tính thấm qua da của dược chất. Hệ dung môi eutecti là hỗn hợp các chất gồm hai hay nhiều thành phần có điểm nóng chảy thấp hơn các thành phần cấu thành nên nó.
Phương pháp bào chế DES đơn giản, dễ thực hiện. Hơn nữa, nhiều DES đã được một số nghiên cứu chứng minh là không có độc tính trên da. Do vậy, ứng dụng DES làm dung môi cho thuốc bôi là một trong những phương pháp tiềm năng trong bào chế và cải thiện sinh khả dụng của thuốc điều trị bệnh này. Xuất phát từ thực tiễn trên, đề tài “Bước đầu ứng dụng hệ dung môi eutecti trong bào chế thuốc bôi tại chỗ để điều trị bệnh do nhiễm Leishmania thể da” được thực hiện với mục tiêu sau đây: - Đánh giá được khả năng tạo hệ dung môi eutecti trị liệu (THEDES: theurapeutic deep eutecti solvents) từ dược chất có hoạt tính kháng Leishmania (berberin clorid, paromomycin sulfat), khả năng tạo hệ dung môi eutecti từ một số tá dược.
- Đánh giá được một số hệ dung môi eutecti (DES) về đặc tính lưu biến, tính kết dính da, khả năng hoà tan một số dược chất có hoạt tính kháng Leishmania (berberin clorid, paromomycin sulfat, itraconazol). Hệ dung môi eutecti 1. Khái niệm hệ dung môi eutecti Hệ dung môi eutecti (DES: deep eutectic solvents) là một hỗn hợp các chất có điểm nóng chảy thấp hơn so với các thành phần cấu thành nên nó. Các thành phần cho hoặc nhận electron hoặc proton để hình thành các liên kết hydro, tạo thành trạng thái lỏng ở nhiệt độ thấp hơn 150°C [36], hoặc trong một số tài liệu khác là thấp hơn 100°C [29].
Tuy nhiên, hầu hết các DES ở trạng thái lỏng ở khoảng nhiệt độ phòng đến 70°C [36]. Thành phần hệ dung môi eutecti Thành phần của DES bao gồm chất cho liên kết hydro (HBD: hydrogen - bond donor) và chất nhận liên kết hydro (HBA: hydrogen – bond acceptor), giữa các thành phần không có phản ứng hóa học xảy ra (do đó không có sự hình thành các sản phẩm phụ) [30], [23]. Giản đồ pha của DES Thông thường, HBA là muối hữu cơ (amoni bậc bốn hoặc muối phospho) kết hợp với một loạt các HBD như: đường (glucose, fructose,…), rượu đường (glycerol, sorbitol, manitol,. Tuy nhiên các chất như là đường, rượu đường, acid hữu cơ, amino acid có thể vừa là chất cho liên kết hydro, vừa là chất nhận liên kết hydro, nên chúng được xem như là những thành phần cơ bản tạo nên DES.
DES được tạo thành ở nhiệt độ và tỉ lệ mol các thành phần nhất định. Đôi khi trong bào chế, người ta thêm một lượng nhỏ nước vào công thức để làm giảm độ nhớt, trong một số trường hợp còn làm giảm nhiệt độ tạo thành DES (do nước cũng tham gia 2 tạo thành cấu trúc của DES) hay làm tăng độ tan của dược chất. Tuy nhiên, việc cho quá nhiều nước có thể làm mất các liên kết hydro hiện có, dẫn đến không tạo được cấu trúc đặc biệt của DES. Sự kết hợp các thành phần tạo DES [11] Thành phần Ti lệ mol 1 2 3 ChCl Acid lactic -- 1:1 ChCl Acid maleic -- 1:1, 2:1 ChCl DL-Acid malic -- 1:1, 3:2 ChCl Acid citric -- 1:1, 2:1 ChCl L-(+)-Acid tartaric -- 2:1 ChCl Glycerin -- 1:1, 3:2 ChCl D-Sorbitol -- 3:1, 5:2 ChCl D-(+)-Glucose -- 1:1, 2:1 ChCl D-(+)-Fructose -- 1:1, 2:3, 1:2 ChCl Prolin DL-Acid malic 1:1:1 Betain DL-Acid malic -- 1:1 Betain D-Sorbitol -- 3:1 D-(+)-Glucose Acid citric -- 1:1 D-(+)-Glucose L-(+)-Acid tartaric -- 1:1 Acid citric DL-Acid malic -- 1:1 Acid citric D-Sorbitol -- 1:1 1.
Phân loại hệ dung môi eutecti Dựa vào thành phần của DES, một số nghiên cứu đã đề xuất các khái niệm hệ dung môi eutecti trị liệu (THEDES), hệ dung môi eutecti tự nhiên (NADES). Hệ dung môi eutecti tự nhiên (NADES: natural deep eutectic solvents) có thành phần là các phân tử được tìm thấy trong các tế bào và các cơ thể sống: acid hữu cơ đơn giản (acid malic, acid citric, acid lactic,…), acid amin, đường, cholin, ure,…[10]. Nhiều nghiên cứu chứng minh các NADES là dung môi thân thiện với môi trường, không có 3 nguy cơ trong xử lí và nguy cơ về độc tính như dung môi hữu cơ truyền thống. Vì vậy NADES được xem như là lựa chọn thay thế cho các dung môi hữu cơ phổ biến [10], [30].
Hệ dung môi eutecti trị liệu (THEDES: theurapeutic deep eutectic solvents) là hệ dung môi eutecti trong đó dược chất là một trong những thành phần của nó [7]. Hầu hết các dược chất đều có thể đóng vai trò là HBD và/hoặc HBA, do đó THEDES cũng có thể được bào chế từ hai dược chất khác nhau. THEDES đầu tiên được báo cáo, có thành phần là menthol và ibuprofen [28]. Nhiều nghiên cứu sau đó cũng mô tả sự hình thành THEDES.
Một số công thức THEDES được trình bày trong bảng 1. Một số công thức THEDES Dược chất (Thành phần 1) Thành phần 2 TLTK Ibuprofen hoặc Paracetamol Cholin clorid [3] Lidocain Prilocain [32] Ibuprofen Acid lauric [33] Aspirin Cholin clorid [7] Acid phenyl acetic Acid cinnamic [33] 1. Phương pháp bào chế hệ dung môi eutecti Các phương pháp bào chế DES bao gồm: phương pháp làm bay hơi ở điều kiện chân không, phương pháp nhiệt, phương pháp nghiền, phương pháp đông khô. Nguyên tắc, ưu, nhược điểm của từng phương pháp được trình bày trong bảng 1.
Nguyên tắc, ưu, nhược điểm của các phương pháp bào chế DES Phương pháp bào Nguyên tắc Ưu điểm Nhược điểm chế - Hòa tan các thành phần vào- Hạn chế sự - Quá trình thực hiện trong nước phân hủy phức tạp các thành Phương pháp - Sử dụng máy cất quay chân - Giá thành cao phần trong làm bay hơi ở không ở 50°C để loại nước - Chỉ áp dụng với hệ do thực điều kiện - Chất lỏng tạo thành được đặt hiện ở nhiệt các thành phần hòa chân không trong máy hút ẩm với silicagel tan được trong nước độ thấp cho đến khối lượng không đổi [11] 4 - Sấy chân không các thành - Kĩ thuật - Các thành phần phần trước khi sử dụng đơn giản, dễ trong hệ có thể bị - Cho các thành phần vào thực hiện phân hủy hoặc bay trong một bình có nắp, có con - Rẻ tiền hơi ở nhiệt độ cao Phương pháp khuấy, có thể cho thêm một nhiệt lượng nước nhất định, đun nóng ở nhiệt độ nhỏ hơn 80°C cho đến khi tạo thành chất lỏng trong suốt, đồng nhất (30-90 phút) [2], [11] - Trộn các thành phần ở nhiệt - Kỹ thuật - Các thành phần độ phòng đơn giản trong hệ có thể bị - Nghiền hỗn hợp đó cho đến - Rẻ tiền phân hủy hoặc bị biến đổi do lực tác Phương pháp khi tạo thành chất lỏng trong động khi nghiền nghiền suốt [6] - Khó tìm thiết bị thích hợp để làm trong quy mô phòng thí nghiệm - Hòa tan các thành phần vào - Kĩ thuật - Khó loại hết nước trong nước đơn giản ra khỏi hỗn hợp - Sử dụng máy đông khô để - Thiết bị đắt tiền, Phương pháp loại nước [15] phức tạp đông khô - Chỉ áp dụng với các thành phần hòa tan được trong nước 1. Đánh giá cơ chế tương tác giữa các thành phần trong hệ dung môi eutecti 1. Phân tích nhiệt Phân tích nhiệt quét vi sai (DSC) DSC là phương pháp phân tích nhiệt mà ở đó độ chênh lệch về nhiệt độ giữa hai mẫu chuẩn và mẫu nghiên cứu luôn được duy trì bằng không. Thay vào đó, người ta sẽ xác định sự chênh lệch nhiệt lượng (mW) cần để duy trì hai mẫu ở cùng nhiệt độ.
Các thành phần trong mẫu tương tác với nhau, quá trình nhiệt bị thay đổi. Khi đó, trên giản đồ pha DSC sẽ xuất hiện pic thu nhiệt hoặc tỏa nhiệt. Dựa vào đặc điểm của pic, ta có thể dự đoán tương tác giữa các thành phần. Phương pháp kính hiển vi nhiệt 5 Mẫu đặc trên 1 bản trượt được đun nóng với một tốc độ gia nhiệt xác định, sau đó mẫu được làm lạnh.
Nhiệt độ bắt đầu nóng chảy và nhiệt độ bắt đầu kết tinh của mẫu xác định dựa trên quan sát hình ảnh và được ghi lại bằng phần mềm. Đánh giá tương tác phân tử Một số phương pháp để đánh giá tương tác phân tử bao gồm sử dụng phổ hồng ngoại FT - IR, phổ nhiễu xạ tia X, phương pháp Raman ( đo độ tán xạ phổ hợp), phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân (1H - NMR). Một số ứng dụng của hệ dung môi eutecti trong bào chế 1. Cải thiện độ tan của dược chất Nhiều nhà bào chế đã nghiên cứu DES để sử dụng làm dung môi cho các dược chất với mục đích cải thiện độ tan.
Trong các nghiên cứu được thực hiện, một số DES cải thiện độ tan dược chất tốt hơn so với việc dùng dung môi hữu cơ hay đồng dung môi. DES cải thiện độ tan của dược chất khối lượng phân tử nhỏ: Những kết quả từ các nghiên cứu được trình bày ở bảng 1.4 đều cho thấy rằng độ tan của các dược chất tan kém trong nước đều được tăng lên đáng kể trong DES. Xét ví dụ của dược chất ibuprofen, một NSAID hầu như không tan trong nước, trong trường hợp sử dụng dung môi là propylen glycol và polyethylen glycol (PEG 300), độ tan tăng lên lần lượt là 193 lần và 700 lần so với độ tan của nó ở trong nước. Tuy nhiên, khi sử dụng DES làm dung môi, giá trị độ tan tăng lên là 5400 lần [23].