I. Tổng quan phương pháp xác định Molnupiravir bằng UV Vis
Molnupiravir (tên thương mại Lagevrio) là một hoạt chất kháng virus có vai trò quan trọng trong việc điều trị COVID-19 ở giai đoạn nhẹ đến trung bình, giúp giảm nguy cơ nhập viện và tử vong. Sự phổ biến của thuốc này đòi hỏi các quy trình kiểm soát chất lượng (QC) nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho người sử dụng. Trong số các kỹ thuật phân tích, phương pháp quang phổ UV-Vis nổi lên như một công cụ hiệu quả, nhanh chóng và tiết kiệm chi phí để định lượng Molnupiravir trong các chế phẩm dược. Nguyên tắc của phương pháp này dựa trên khả năng hấp thụ ánh sáng trong vùng tử ngoại-khả kiến (UV-Vis) của phân tử Molnupiravir. Bằng cách đo độ hấp thụ quang của dung dịch chứa hoạt chất ở một bước sóng cụ thể, có thể xác định nồng độ hoạt chất một cách chính xác. Nghiên cứu của nhóm sinh viên Đại học Thủ Dầu Một đã tập trung vào việc xây dựng và thẩm định phương pháp phân tích này, không chỉ tối ưu hóa các điều kiện thí nghiệm mà còn hướng tới việc sử dụng dung môi thân thiện với môi trường, góp phần vào xu hướng hóa học xanh trong ngành dược. Bài viết này sẽ phân tích chi tiết quy trình và kết quả của nghiên cứu, cung cấp một cái nhìn toàn diện về việc ứng dụng phổ UV-Vis trong kiểm nghiệm dược phẩm chứa Molnupiravir.
1.1. Vai trò của Molnupiravir trong điều trị và kiểm nghiệm
Molnupiravir là một tiền dược, sau khi vào cơ thể sẽ chuyển hóa thành β-d-N4-hydroxycytidine (NHC), một chất tương tự ribonucleoside. Chất này gây ra các lỗi trong quá trình sao chép bộ gen của virus SARS-CoV-2, làm ức chế sự nhân lên của virus. Hiệu quả này đã được chứng minh qua các thử nghiệm lâm sàng, cho thấy Molnupiravir giảm 30% nguy cơ biến cố nặng hoặc tử vong so với nhóm dùng giả dược. Do đó, việc đảm bảo hàm lượng chính xác của hoạt chất trong mỗi viên nén Molnupiravir là cực kỳ quan trọng. Các quy trình kiểm nghiệm dược phẩm phải được thiết lập để xác minh rằng mỗi liều thuốc đều đạt tiêu chuẩn chất lượng, không chứa tạp chất và có hàm lượng đúng như công bố. Đây là cơ sở để đảm bảo an toàn và hiệu quả điều trị cho bệnh nhân trên toàn cầu.
1.2. Giới thiệu phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV Vis
Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử, hay phổ hấp thụ UV-Vis, là một kỹ thuật phân tích định lượng dựa trên sự tương tác giữa vật chất và bức xạ điện từ trong vùng tử ngoại (200-400 nm) và vùng khả kiến (400-800 nm). Mỗi phân tử có cấu trúc electron đặc thù sẽ hấp thụ năng lượng ở những bước sóng nhất định. Mối liên hệ giữa nồng độ chất tan và lượng ánh sáng mà nó hấp thụ được mô tả qua định luật Beer-Lambert. Phương pháp này có nhiều ưu điểm như thiết bị tương đối đơn giản, chi phí vận hành thấp, cho kết quả nhanh và độ nhạy cao, phù hợp cho việc phân tích hàng loạt trong các phòng thí nghiệm kiểm soát chất lượng (QC).
II. Thách thức trong định lượng Molnupiravir dung môi cũ
Việc định lượng Molnupiravir trong dược phẩm đối mặt với một số thách thức nhất định. Một trong những phương pháp phổ biến khác là phân tích HPLC (Sắc ký lỏng hiệu năng cao). HPLC cho độ chính xác và độ chọn lọc cao, có thể tách và định lượng đồng thời nhiều thành phần. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi chi phí đầu tư thiết bị lớn, quy trình phức tạp và thời gian phân tích kéo dài hơn so với UV-Vis. Một thách thức lớn hơn liên quan đến các nghiên cứu trước đây là việc sử dụng dung môi. Nhiều tài liệu đã công bố việc sử dụng các dung môi như methanol và axit clohydric (HCl) để hòa tan mẫu. Mặc dù hiệu quả, các dung môi này đều tiềm ẩn rủi ro về sức khỏe cho các nhà phân tích và gây ô nhiễm môi trường. Methanol là chất độc thần kinh, trong khi HCl có tính ăn mòn cao. Do đó, việc tìm kiếm một dung môi hòa tan Molnupiravir an toàn hơn, thân thiện với môi trường nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả phân tích là một mục tiêu quan trọng. Nghiên cứu được đề cập đã giải quyết trực tiếp thách thức này bằng cách khảo sát và lựa chọn nước cất hai lần, một dung môi xanh, làm môi trường phân tích chính.
2.1. So sánh hiệu quả giữa phương pháp UV Vis và HPLC
Cả UV-Vis và phân tích HPLC đều là công cụ mạnh mẽ trong kiểm nghiệm dược phẩm. UV-Vis vượt trội về tốc độ, sự đơn giản và chi phí, lý tưởng cho việc kiểm tra nhanh hàm lượng một hoạt chất duy nhất đã biết. Ngược lại, HPLC có khả năng tách các hợp chất phức tạp, phát hiện tạp chất và định lượng nhiều thành phần trong cùng một mẫu, mang lại độ đặc hiệu cao hơn. Việc lựa chọn phương pháp phụ thuộc vào mục tiêu phân tích: nếu chỉ cần xác định nồng độ hoạt chất chính, UV-Vis là lựa chọn tối ưu về mặt kinh tế và thời gian. Nếu cần phân tích toàn diện về độ tinh khiết và thành phần, HPLC là tiêu chuẩn vàng.
2.2. Vấn đề an toàn và môi trường với dung môi phân tích
Các nghiên cứu trước đây của Bhumika Parmar và Mahesh Deshpande đã sử dụng các dung môi như methanol và HCl. Đây là những hóa chất độc hại, đòi hỏi quy trình xử lý và thải bỏ nghiêm ngặt để tránh tác động xấu đến môi trường và sức khỏe con người. Xu hướng hóa học xanh hiện đại khuyến khích việc thay thế các dung môi độc hại bằng các lựa chọn an toàn hơn như nước, ethanol. Việc nghiên cứu thành công quy trình sử dụng nước cất hai lần làm dung môi hòa tan Molnupiravir không chỉ đảm bảo độ chính xác của phép đo mà còn là một bước tiến quan trọng, giúp quy trình phân tích trở nên bền vững và an toàn hơn cho các kỹ thuật viên phòng thí nghiệm.
III. Nguyên lý định lượng Molnupiravir theo định luật Beer Lambert
Cơ sở toán học cho việc định lượng Molnupiravir bằng phương pháp quang phổ UV-Vis là định luật Beer-Lambert. Định luật này phát biểu rằng với một chùm sáng đơn sắc đi qua dung dịch chứa chất hấp thụ, độ hấp thụ quang (A) tỷ lệ thuận với nồng độ của chất đó (C) và độ dài đường truyền của ánh sáng qua dung dịch (L). Biểu thức của định luật là A = εLC, trong đó ε (epsilon) là hệ số hấp thụ phân tử, một hằng số đặc trưng cho mỗi chất tại một bước sóng nhất định. Để áp dụng định luật này, bước đầu tiên là phải xác định bước sóng hấp thụ cực đại (lambda max) của Molnupiravir, là bước sóng mà tại đó phân tử hấp thụ năng lượng mạnh nhất. Việc đo đạc tại λmax giúp tăng độ nhạy và giảm thiểu sai số của phép phân tích. Sau khi xác định được λmax, một dãy dung dịch chuẩn có nồng độ đã biết sẽ được đo để xây dựng đường chuẩn Molnupiravir. Đường chuẩn này là một đồ thị biểu diễn mối quan hệ tuyến tính giữa độ hấp thụ quang và nồng độ. Dựa vào phương trình hồi quy tuyến tính của đường chuẩn, nồng độ của Molnupiravir trong mẫu thử có thể được xác định chính xác.
3.1. Xác định bước sóng hấp thụ cực đại lambda max
Để tìm lambda max Molnupiravir, một dung dịch chuẩn của hoạt chất được chuẩn bị và quét phổ trên máy quang phổ trong một khoảng bước sóng rộng, thường từ 200 đến 400 nm. Kết quả thu được là một phổ hấp thụ UV-Vis, biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào bước sóng. Đỉnh cao nhất trên phổ đồ tương ứng với bước sóng hấp thụ cực đại. Theo báo cáo nghiên cứu của Đại học Thủ Dầu Một, khi sử dụng nước cất hai lần làm dung môi, lambda max của Molnupiravir được xác định là 235 nm. Đây là giá trị quan trọng được sử dụng cho tất cả các phép đo định lượng sau này.
3.2. Xây dựng đường chuẩn để xác định nồng độ hoạt chất
Từ dung dịch Molnupiravir gốc, một loạt các dung dịch chuẩn với nồng độ khác nhau được pha loãng chính xác. Độ hấp thụ quang của từng dung dịch được đo tại λmax = 235 nm. Các cặp giá trị (Nồng độ, Độ hấp thụ) được sử dụng để vẽ đồ thị, tạo thành đường chuẩn Molnupiravir. Một đường chuẩn tốt phải có dạng tuyến tính với hệ số tương quan (R²) gần bằng 1 (thường > 0.999). Phương trình đường thẳng y = ax + b (trong đó y là độ hấp thụ, x là nồng độ) thu được từ đồ thị này sẽ là công cụ để tính toán nồng độ Molnupiravir trong các mẫu thực tế, chỉ bằng cách đo độ hấp thụ của chúng và thay vào phương trình.
IV. Hướng dẫn xây dựng quy trình định lượng Molnupiravir tối ưu
Quy trình định lượng Molnupiravir bằng phương pháp quang phổ UV-Vis được xây dựng qua nhiều bước khảo sát để tìm ra điều kiện tối ưu. Yếu tố đầu tiên và quan trọng nhất là lựa chọn dung môi hòa tan Molnupiravir. Nghiên cứu đã tiến hành khảo sát trên nhiều môi trường khác nhau bao gồm nước cất hai lần, H₃PO₄ 0,1M, HCl 0,1M, methanol 0,1M và hỗn hợp ethanol:nước (1:1). Kết quả cho thấy nước cất hai lần không chỉ cho tín hiệu hấp thụ rõ ràng mà còn là dung môi xanh, an toàn. Bước tiếp theo là khảo sát độ ổn định của dung dịch Molnupiravir trong dung môi đã chọn theo thời gian. Điều này đảm bảo rằng độ hấp thụ quang không thay đổi đáng kể trong quá trình chuẩn bị và đo mẫu, giúp kết quả phân tích đáng tin cậy. Nghiên cứu chỉ ra rằng dung dịch ổn định trong khoảng 70 phút. Sau khi xác định dung môi và λmax (235 nm), quy trình xây dựng đường chuẩn được thực hiện. Một dãy nồng độ từ 10-50 µg/mL được sử dụng để thiết lập mối quan hệ tuyến tính, với hệ số tương quan đạt 0.9989, cho thấy sự phù hợp của phương pháp theo định luật Beer-Lambert.
4.1. Khảo sát và lựa chọn dung môi hòa tan phù hợp nhất
Lựa chọn dung môi là bước nền tảng. Dung môi lý tưởng phải hòa tan hoàn toàn hoạt chất, trơ về mặt hóa học, không hấp thụ tại bước sóng phân tích và an toàn. Thí nghiệm đo độ hấp thụ quang của dung dịch Molnupiravir 30 μg/mL trong 5 loại dung môi khác nhau đã được thực hiện. Kết quả cho thấy nước cất hai lần là lựa chọn tối ưu, vừa đảm bảo khả năng hòa tan tốt, vừa đáp ứng các tiêu chí của hóa học xanh, giảm thiểu rủi ro và tác động môi trường so với các dung môi hữu cơ và axit mạnh đã được sử dụng trước đây.
4.2. Đánh giá độ ổn định của dung dịch Molnupiravir theo thời gian
Độ ổn định của dung dịch ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của phép đo. Dung dịch Molnupiravir trong nước cất hai lần được đo độ hấp thụ quang lặp lại sau các khoảng thời gian khác nhau. Dữ liệu cho thấy độ hấp thụ gần như không đổi trong khoảng 70 phút đầu tiên, sau đó có thể bắt đầu suy giảm. Khoảng thời gian ổn định này là đủ để thực hiện các thao tác pha loãng và đo lường trên máy quang phổ UV-Vis mà không làm ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng.
V. Kết quả thẩm định phương pháp xác định Molnupiravir UV Vis
Sau khi xây dựng quy trình, bước cuối cùng là thẩm định phương pháp phân tích để đánh giá độ tin cậy. Các thông số quan trọng được xác định bao gồm độ tuyến tính, độ chính xác, độ đúng, giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ). Độ tuyến tính của phương pháp được xác nhận trong khoảng nồng độ 10-50 µg/mL với hệ số tương quan R² = 0.9989. Đây là minh chứng cho sự tuân thủ định luật Beer-Lambert. Các giá trị LOD và LOQ là những chỉ số quan trọng thể hiện độ nhạy của phương pháp. Nghiên cứu đã tính toán được LOD = 0,30 μg/mL và LOQ = 0,99 μg/mL. Điều này có nghĩa là phương pháp có khả năng phát hiện được Molnupiravir ở nồng độ rất thấp và định lượng chính xác từ nồng độ 0,99 μg/mL trở lên. Độ lặp lại của phương pháp được đánh giá thông qua độ lệch chuẩn tương đối (RSD). Kết quả thực nghiệm cho thấy RSD = 0,13%, nhỏ hơn rất nhiều so với giới hạn cho phép theo phương trình Horwitz (4,80%), khẳng định phương pháp có độ lặp lại rất tốt và đáng tin cậy cho ứng dụng trong kiểm nghiệm dược phẩm.
5.1. Xác định giới hạn phát hiện LOD và định lượng LOQ
Giới hạn phát hiện (LOD) là nồng độ thấp nhất của chất phân tích mà phương pháp có thể nhận biết được sự khác biệt so với mẫu trắng. Giới hạn định lượng (LOQ) là nồng độ thấp nhất có thể được xác định với độ chính xác và độ đúng chấp nhận được. Dựa trên độ dốc của đường chuẩn và độ lệch chuẩn của tín hiệu nhiễu, các giá trị LOD = 0,30 μg/mL và LOQ = 0,99 μg/mL đã được xác lập. Các giá trị này cho thấy phương pháp rất nhạy và phù hợp để xác định nồng độ hoạt chất Molnupiravir ngay cả khi có hàm lượng thấp.
5.2. Đánh giá độ lặp lại độ chính xác của phương pháp
Độ lặp lại thể hiện mức độ gần nhau của các kết quả khi phân tích lặp lại nhiều lần trên cùng một mẫu trong cùng điều kiện. Thông số này thường được biểu thị bằng độ lệch chuẩn tương đối (RSD). Kết quả RSD thực nghiệm (RSDTN) là 0,13%. Theo tiêu chuẩn, nếu RSDTN < 1/2 RSDH (RSD Horwitz), phương pháp được coi là có độ lặp lại tốt trong nội bộ phòng thí nghiệm. Với RSDH = 4,80%, điều kiện này hoàn toàn được thỏa mãn, chứng tỏ quy trình phân tích Molnupiravir bằng phương pháp quang phổ UV-Vis này có độ chính xác cao và ổn định.
VI. Ứng dụng thực tiễn của quy trình định lượng Molnupiravir
Quy trình định lượng Molnupiravir bằng phương pháp quang phổ UV-Vis được xây dựng và thẩm định thành công mang lại giá trị ứng dụng thực tiễn to lớn. Trước hết, đây là một phương pháp phân tích đơn giản, nhanh chóng và chi phí thấp, hoàn toàn phù hợp để triển khai tại các phòng kiểm soát chất lượng (QC) của các công ty dược phẩm, bệnh viện, hoặc các trung tâm kiểm nghiệm. Nó cho phép kiểm tra nhanh hàm lượng hoạt chất trong nguyên liệu đầu vào cũng như trong thành phẩm viên nén Molnupiravir, đảm bảo sản phẩm lưu hành trên thị trường đạt tiêu chuẩn chất lượng. Đặc biệt, việc sử dụng nước cất làm dung môi không chỉ giúp giảm chi phí mà còn tạo ra một môi trường làm việc an toàn hơn cho người vận hành và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Quy trình này có thể được xem là một tiền đề quan trọng, góp phần xây dựng các tiêu chuẩn phân tích xanh trong ngành dược Việt Nam. Trong tương lai, phương pháp này có thể được mở rộng và chuẩn hóa để đưa vào các dược điển hoặc các quy trình vận hành tiêu chuẩn (SOP) cho việc kiểm nghiệm dược phẩm chứa Molnupiravir một cách rộng rãi.
6.1. Tiềm năng áp dụng trong kiểm soát chất lượng QC dược
Với độ chính xác, độ lặp lại cao và quy trình thực hiện đơn giản, phương pháp này là một công cụ lý tưởng cho hoạt động kiểm soát chất lượng (QC) hàng ngày. Nó có thể được sử dụng để kiểm tra độ đồng đều hàm lượng giữa các lô sản xuất, theo dõi độ ổn định của thuốc trong quá trình bảo quản, và phát hiện các sản phẩm giả, kém chất lượng trên thị trường. Việc áp dụng rộng rãi phương pháp này sẽ góp phần bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng và nâng cao uy tín của các nhà sản xuất dược phẩm.
6.2. Hướng phát triển phương pháp phân tích xanh và bền vững
Thành công của nghiên cứu trong việc sử dụng dung môi nước cất mở ra một hướng đi mới cho việc phát triển các phương pháp phân tích xanh và bền vững. Trong tương lai, có thể tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa hơn nữa quy trình, ví dụ như giảm thiểu lượng mẫu cần dùng hoặc tích hợp với các hệ thống tự động hóa để tăng năng suất phân tích. Việc xây dựng các quy trình thẩm định phương pháp phân tích thân thiện với môi trường không chỉ là trách nhiệm xã hội mà còn là một xu hướng tất yếu của ngành hóa học phân tích hiện đại.