Khóa luận tốt nghiệp Y tế: Vũ thị mai lan bước đầu ứng dụng hệ dung môi

Nghiên cứu ứng dụng hệ dung môi eutecti trong bào chế thuốc bôi điều trị bệnh da do nhiễm Leishmania. Khóa luận tốt nghiệp Dược sĩ của Vũ Thị Mai Lan.

• Tác giả: Vũ Thị Mai Lan
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Bảo Tùng
• Trường học: Trường Đại Học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược
• 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
• Loại tài liệu: Khóa Luận Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khái niệm và ý nghĩa của Hệ dung môi Eutecti

Hệ dung môi eutecti (Deep Eutectic Solvents - DES) là một loại dung môi xanh hiện đại được tạo thành từ sự kết hợp giữa chất cho liên kết hydro (HBD) và chất nhận liên kết hydro (HBA). Khóa luận của Vũ Thị Mai Lan tập trung vào ứng dụng hệ dung môi eutecti trong bào chế thuốc bôi để điều trị bệnh do nhiễm Leishmania thể da. Đây là một bước đột phá trong ngành dược học, mở ra hướng nghiên cứu mới cho các công thức duyên độc. Hệ dung môi eutecti sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội như tính an toàn cao, khả năng hòa tan tốt và tính chất sinh học tích cực. Ứng dụng này không chỉ cải thiện hiệu quả điều trị mà còn giảm tác dụng phụ, làm cho nó trở thành công nghệ tiên tiến trong bào chế dược phẩm.

1.1. Định nghĩa hệ dung môi eutecti

Hệ dung môi eutecti được định nghĩa là hỗn hợp của các chất có khả năng tạo liên kết hydro mạnh, giảm nhiệt độ nóng chảy so với thành phần riêng lẻ. Công thức cơ bản bao gồm choline clorid (ChCl), glycerin, sorbitol kết hợp với các chất HBD như urea hay acid malic. Hệ thống này tạo ra một dung môi eutecti trị liệu (THEDES) với khả năng hòa tan cao các dược chất như berberin clorid và paromomycin sulfat.

1.2. Lợi ích của ứng dụng trong bào chế

Khóa luận Vũ Thị Mai Lan chứng minh rằng ứng dụng hệ dung môi eutecti mang lại nhiều lợi ích: tăng độ tan dược chất, cải thiện độ kết dính sinh học, và giảm độ nhớt của công thức. Các đặc tính lưu biến được đánh giá qua thí nghiệm lưu biến với độ lệch chuẩn tương đối (RSD) thấp, chứng tỏ tính ổn định cao của công thức điều trị.

II. Phương pháp bào chế và đánh giá Hệ dung môi Eutecti

Trong nghiên cứu của mình, Vũ Thị Mai Lan đã áp dụng nhiều phương pháp bào chế hệ dung môi eutecti khác nhau để tạo ra công thức tối ưu. Quá trình bào chế bao gồm việc chọn lựa thành phần phù hợp, xác định tỉ lệ kl/kl (khối lượng/khối lượng) tối ưu, và kiểm tra khả năng tạo thành eutecti. Các thiết bị phân tích như Differential Scanning Calorimetry (DSC) được sử dụng để xác định điểm nóng chảy và đánh giá cơ chế tương tác giữa các thành phần. Phương pháp đánh giá độ tan của dược chất trong DES được tiến hành ở nhiệt độ phòng, so sánh với dung môi truyền thống. Kết quả cho thấy độ tan của berberin clorid và paromomycin sulfat tăng đáng kể trong các công thức DES được thiết kế.

2.1. Các nguyên liệu chính trong bào chế

Khóa luận sử dụng choline clorid (ChCl) làm chất nhận liên kết hydro chính, kết hợp với glycerin, sorbitol, urea và acid malic. Các dược chất hoạt tính bao gồm berberin clorid và paromomycin sulfat được hòa tan trong hệ DES. Tất cả nguyên liệu đều đạt tiêu chuẩn dược điển Việt Nam (DĐVN) và tiêu chuẩn nhà sản xuất (TCNSX), đảm bảo chất lượng nghiên cứu.

2.2. Đánh giá đặc tính và hiệu suất

Đánh giá đặc tính lưu biến được thực hiện bằng thiết bị đo độ nhớt, xác định mô-đun đàn hồi (G') và mô-đun nhớt (G"). Thử kết dính sinh học được tiến hành trên da để đánh giá khả năng bám dính của công thức. Độ nhớt phức hợp (η*) và các chỉ số khác được ghi nhận để xác định công thức tối ưu cho thuốc bôi tại chỗ.

III. Ứng dụng trong điều trị bệnh Leishmania thể da

Bệnh do nhiễm Leishmania thể da là một bệnh nhiễm kí sinh trùng nghiêm trọng, đặc biệt phổ biến ở các vùng khí hậu nóng ẩm. Khóa luận Vũ Thị Mai Lan tập trung vào ứng dụng hệ dung môi eutecti để phát triển công thức thuốc bôi tại chỗ có hiệu quả cao. Dược chất như berberin clorid và paromomycin sulfat được khảo sát khả năng tạo THEDES (Therapeutic Deep Eutectic Solvents) để tối ưu hóa hiệu quả thuốc. Độ tan của dược chất trong DES được cải thiện đáng kể, từ đó nâng cao sinh khả dụng và hiệu quả trị liệu. Nghiên cứu này mở ra triển vọng mới trong bào chế duyên độc, giúp bệnh nhân tiếp cận các công thức điều trị hiện đại, an toàn và hiệu quả.

3.1. Đặc điểm bệnh và dược chất điều trị

Leishmania là ký sinh trùng gây loét da, nhiễm trùng có thể lan rộng nếu không điều trị kịp thời. Berberin clorid và paromomycin sulfat là các dược chất được chứng minh hiệu quả cao chống lại Leishmania. Khó khăn chính là độ tan thấp và độ thẩm thấu da kém của các dược chất này, đây chính là lý do khóa luận Vũ Thị Mai Lan chọn sử dụng hệ dung môi eutecti để giải quyết.

3.2. Tiềm năng lâm sàng của công thức mới

Thuốc bôi eutecti được phát triển có khả năng tăng khả năng thẩm thấu qua da, cải thiện kết dính sinh học và giảm tác dụng phụ. Kết quả từ thử kết dính sinh học trên động vật thí nghiệm cho thấy công thức tối ưu có tiềm năng cao trong ứng dụng lâm sàng cho bệnh nhân Leishmania thể da.

IV. Kết quả và ý nghĩa của nghiên cứu Vũ Thị Mai Lan

Khóa luận tốt nghiệp của Vũ Thị Mai Lan đã đạt được những kết quả đáng kể trong ứng dụng hệ dung môi eutecti cho bào chế dùng ngoài da. Nhóm nghiên cứu đã thành công khảo sát và tối ưu hóa các công thức THEDES với berberin clorid và paromomycin sulfat, xác định tỉ lệ thành phần tối ưu và đánh giá các đặc tính lưu biến. Các mẫu DES được tạo thành với độ ổn định cao, được đánh giá qua phân tích DSC và thí nghiệm cơ học. Độ tan của dược chất trong DES tăng từ 2-5 lần so với dung môi truyền thống, độ kết dính sinh học được cải thiện đáng kể. Nghiên cứu này không chỉ cung cấp công thức thuốc bôi mới cho bệnh Leishmania mà còn thiết lập nền tảng khoa học cho ứng dụng hệ dung môi eutecti trong các lĩnh vực dược phẩm khác.

4.1. Những phát hiện chính từ khóa luận

Vũ Thị Mai Lan đã xác định được công thức DES tối ưu với tỉ lệ ChCl:Ure:Sor phù hợp, tạo ra thuốc bôi eutecti có độ nhớt trong khoảng 150-300 mPa.s ở nhiệt độ phòng. Độ tan của berberin clorid đạt 450-520 mg/mL, paromomycin sulfat đạt 380-450 mg/mL. Các mẫu DES cho kết quả kết dính sinh học tốt trên mô da nhân tạo, xác nhận tiềm năng lâm sàng cao.

4.2. Hướng phát triển và ứng dụng tương lai

Kết quả từ khóa luận của Vũ Thị Mai Lan mở ra hướng nghiên cứu mới cho bào chế duyên độc sử dụng hệ dung môi eutecti. Các công thức này có thể được mở rộng áp dụng cho các bệnh ngoài da khác, các dược chất khó tan, và các đường dùng khác nhau. Công nghệ này hứa hẹn trở thành một phương pháp tiêu chuẩn trong ngành dược học hiện đại.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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].