Bài viết Nghiên cứu bào chế bột hít phân phối curcumin đến phổi trình bày nghiên cứu tạo dạng bột hít chứa curcumin bằng phương pháp phun sấy, tiến tới nghiên cứu ứng dụng trong điều trị các bệnh viêm ở đường hô hấp.
Nghiên cứu Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số * 2021 NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ BỘT HÍT PHÂN PHỐI CURCUMIN ĐẾN PHỔI Phạm Đình Duy1, Lê Xn Trường1, Cao Đình Hồng1 TĨM TẮT Mục tiêu: Nghiên cứu tạo dạng bột hít chứa curcumin phương pháp phun sấy, tiến tới nghiên cứu ứng dụng điều trị bệnh viêm đường hô hấp Đối tượng phương pháp nghiên cứu: Khảo sát tìm cơng thức giúp hòa tan tốt curcumin ổn định cho phun sấy thông qua đánh giá độ tan, độ độ lắng Công thức dịch phun thông số quy trình phun sấy tối ưu hóa phần mềm Design-Expert với mơ hình thực nghiệm Taguchi Kết quả: Công thức dịch chứa curcumin tan tốt, ổn định phù hợp cho phun sấy gồm thành phần curcumin, Lipoid S100, Poloxamer 407, leucin, hỗn hợp cồn : nước tỷ lệ : 20 curcumin chiếm 0,03% Mơ hình thực nghiệm Taguchi gồm cơng thức thiết lập Qua q trình phân tích liệu thực nghiệm, phần mềm Design-Expert đề xuất công thức tối ưu với số mong muốn (desirability) khác Cơng thức có số mong muốn cao (0,933) lựa chọn, với tỷ lệ chất rắn: leucin 1:2, nồng độ chất rắn dịch phun g/L, áp suất phun 0,3 MPa tốc độ cấp dịch mL/phút Kết phổ nhiễu xạ tia X curcumin bột khô cho thấy curcumin bột tồn chủ yếu dạng vô định hình Sự so sánh giản đồ nhiệt vi sai curcumin bột khơ curcumin phân tích phổ hồng ngoại cho thấy có tương tác curcumin, Lipoid S100 leucin Kết luận: Đề tài nghiên cứu bào chế dạng bột hít chứa curcumin với đặc tính khí động học hình thái học đạt yêu cầu, sở để nghiên cứu sâu tiến tới đánh giá hiệu điều trị mặt lâm sàng Từ khóa: bột khơ hít, curcumin, phun sấy, khí động học ABSTRACT PREPARATION OF INHALABLE DRY POWDER CONTAINING CURCUMIN Pham Dinh Duy, Le Xuan Truong, Cao Dinh Hoang * Ho Chi Minh City Journal of Medicine * Vol 25 - No - 2021: 46 - 54 Objective: The study aims at formulating inhalable dry powders containing curcumin by spray-drying method toward apply in the treatment of inflammatory diseases in the respiratory tract Method: The formula that curcumin exists in good solubility state and stabilizes in spray-drying process is selected through visual evaluation of solubility, clarity and sediment formation The formulation then is optimized by Design-Expert software with a Taguchi experimental model Finally, the optimal formula will be verified by experments and investigated physicochemical properties Results: The liquid formulation that is suitable for spray drying includes curcumin, Lipoid S100, Poloxamer 407, leucine, ethanol: water ratio of 1: 20 and curcumin ratio is 0.03% The Taguchi experimental model with formulas has been established Based on analysis of variance ANOVA, Design-Expert software proposed optimal formulas with different desirabilities The formula with the highest desired desirability (0.933) is chosen, with 1:2 for solid: leucine ratio, g/l for fluid concentration, 0.3 MPa for spray pressure and ml/min for feed rate Results of X-ray diffraction of curcumin and dry powders show that curcumin in powders exists mainly in amorphous form The comparison between DSC curves of curcumin and curcumin-dry powders and the analysis of IR shows an interaction among curcumin, Lipoid S100 and leucine Conclusion: The study has prepared curcumin-loaded dry powder inhalers with satisfactory aerodynamic Khoa Dược, Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh Tác giả liên lạc PGS.TS.DS Phạm Đình Duy ĐT: 0908832827 46 Email: pdduy@ump.edu.vn B - Khoa Học Dược Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số * 2021 Nghiên cứu and morphological characteristics This result is the basis for further study and clinical efficacy assessment Key words: dry powder inhalers, curcumin, spray-drying ĐẶT VẤNĐỀ ĐỐI TƯỢNG- PHƯƠNG PHÁP NGHIÊNCỨU Curcuminoid tên gọi cho nhóm hợp chất phenolic phân lập từ thân rễ Nghệ (Curcuma longa L.), họ Zingiberaceae Trong đó, curcumin bật với nhiều hoạt tính sinh học đa dạng làm lành vết thương, tác động hệ tiêu hóa, hệ tim mạch, chống huyết khối, chống khối u, tác động chuyển hóa lipid bật tác dụng kháng viêm(1) Nguyên liệu Ngày nay, trình cơng nghiệp hóa làm mơi trường trở nên nhiễm hơn, chất lượng khơng khí xuống thấp dễ gây nhiều bệnh hô hấp liên quan đến viêm dị ứng, hen suyễn, viêm phế quản bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính Việc ứng dụng khả kháng viêm curcumin để điều trị bệnh lý viêm đường phổi hứa hẹn dược chất dùng lâu đời; tính an tồn cao, khơng có độc tính sử dụng liều g/ngày(2) Để đưa thuốc vào phổi dạng bột hít có nhiều ưu điểm thân thiện mơi trường thiết kế khơng có khí đẩy; cách dùng khơng phức tạp dạng hít định liều (MDI); cơng thức ổn định dạng hít định liều hay thuốc xơng hít khơng chứa dung mơi lỏng(3) Do đó, đề tài thực nhằm mục đích bào chế bột hít phân phối curcumin đến phổi phương pháp phun sấy Curcumin đạt tiêu chuẩn USP 36 (Ấn Độ); Lipoid S100 (Đức), Poloxamer 407 (Trung Quốc), leucin (Mỹ), ethanol tuyệt đối (Việt Nam) nước cất lần (Việt Nam) đạt TCCS Phần mềm Design Expert® phiên 11.0.4.0 (Stat - Ease, Inc., Mỹ) Phương pháp nghiên cứu Khảo sát thành phần dịch phun sấy Thành phần dịch phun sấy bao gồm: curcumin, leucin, Lipoid S100, Poloxamer 407 ethanol tuyệt đối Các công thức dịch chứa curcumin trình bày Bảng Pha chế công thức trên, cho vào ống đong 100 ml, để yên 30 phút (ban đầu) Tiến hành đánh giá độ độ lắng (ban đầu sau giờ) Độ Tiến hành theo Phụ lục 9.2 Dược điển Việt Nam V (xác định độ dung dịch) Quy ước: không đục hỗn dịch đối chiếu I: hồn tồn; khơng đục q hỗn dịch đối chiếu II: trung bình; khơng đục q hỗn dịch đối chiếu III: ít; khơng đục q hỗn dịch đối chiếu IV: không Độ lắng Tiến hành gạn phần cắn đáy, sấy đến khối lượng khơng đổi Tính phần trăm khối lượng cắn lắng so với tổng khối lượng sử dụng (%mlắng) Bảng Các công thức khảo sát dịch phun sấy Công thức F1 F2 F3 F4 F5 Curcumin 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 Leucin 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 Thành phần (%) Lipoid S100 Poloxamer 407 Ethanol tuyệt đối Nước cất lần 0 vđ 100 0 vđ 100 0 10 vđ 100 0,14 vđ 100 0,14 0,28 vđ 100 Thiết kế, tối ưu hóa cơng thức thơng số phun sấy Quá trình phun sấy tiến hành thiết bị Pilotech YC-500 (Shanghai Pilotech, Trung Quốc) Trong trình vận hành, B - Khoa Học Dược thơng số cố định gồm: tốc độ cấp khí nóng 120 m3/ giờ, nhiệt độ đầu vào 160 oC; thông số thay đổi bao gồm: nồng độ chất rắn dịch phun, tỷ lệ chất rắn/leucin, tốc độ bơm dịch, áp suất phun Hiệu suất trình phun sấy tính theo cơng thức sau: 47 Nghiên cứu Thiết kế mơ hình thực nghiệm Mơ hình Taguchi mảng trực giao (orthogonal arrays) sử dụng thiết kế thực nghiệm để giảm thiểu số thí nghiệm cần thực Thiết kế thực nghiệm dựa biến độc lập bao gồm tỷ lệ chất rắn/leucin; nồng độ chất rắn dịch phun (g/l); áp suất phun sấy (MPa); tốc độ cấp dịch (ml/phút) biến phụ thuộc bao gồm hiệu suất phun sấy (%); phần trăm bột thuốc thoát khỏi nang (hiệu suất thoát - EF) (%); kích thước khí động học trung bình (median mass aerodynamic diameter MMAD) (µm); tỷ lệ bột mịn (fine-particle fraction - FPF) (%) kích thước tiểu phân (µm) Tối ưu hóa cơng thức Dữ liệu thực nghiệm phân tích phương sai (ANOVA), giá trị p-value độ xác tương thích để xác định ảnh hưởng biến độc lập lên biến phụ thuộc Từ tối ưu hóa cơng thức biến độc lập ảnh hưởng đến trình phun sấy để đạt kết theo mong muốn Đánh giá đặc tính lý hóa bột thành phẩm Phân tích phổ nhiễu xạ tia X Tiến hành phân tích phạm vi góc từ 2θ đến 80o2θ thiết bị D8–ADVANCE o Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số * 2021 Phân tích phổ hồng ngoại FT-IR Tiến hành đo phổ hồng ngoại máy Tensor 27 (Bruker Optics, Đức) số sóng 4000 – 400 cm-1 Hình thái học qua kính hiển vi điện tử quét (SEM) Đánh giá kính hiển vi điện tử quét Hitachi S4800 (Hitachi, Nhật Bản) điện trường 10 kV, khoảng cách tiêu cự 7,9 mm Đo kích thước tiểu phân bột Xác định trắc vi thị kính kính hiển vi Olympus CH20 (Olympus, Nhật Bản) với độ phóng đại 400 lần Đánh giá đặc tính khí động học bột thành phẩm Thiết lập hệ thống khí động học Andersen Cascade Impactor (TPK 2000, Copley Scientific, Anh) Điều chỉnh lưu lượng khơng khí qua dụng cụ 60 ± L/phút Chuẩn bị ống hít để sử dụng (Aerolizer®, Novartis, Thụy Sĩ) Cân bột sau phun sấy, cho vào viên nang hydroxy propyl methyl cellulose cỡ số (LGA, Pháp), đặt viên nang vào ống hít, lần thử nghiệm dùng viên Kiểm tra thơng số áp suất, lưu lượng khí máy chân không, mối nối giữ máy bơm chân không Bật máy bơm giây Tiến hành tương tự với viên thứ Cân lại viên nang sau thử nghiệm để tính hiệu suất EF% bột: (Bruker Corporation, Mỹ), với điện áp gia tốc 40 kV, cường độ dòng 40 mA, xạ Cu–Kα (dùng lọc Ni), tốc độ quét 0,02o 2θ/0,5 giây Phân tích giản đồ nhiệt vi sai Phân tích máy phân tích nhiệt Q20 (TA Instruments, Mỹ), chương trình nhiệt 30 °C - 350 °C, cân nhiệt 30 °C, tốc độ nhiệt thay đổi 10 °C/ phút Xác định nhiệt độ bắt đầu nóng chảy, đỉnh nóng chảy enthanpy trình chuyển đổi (ΔH) mẫu đo 48 Xác định lượng bột giữ lại tầng khí động học thiết bị thử nghiệm Từ đó, tính khối lượng bột tích lũy phần trăm tích lũy qua tầng Xây dựng đồ thị tương quan phần trăm khối lượng bột tích lũy qua tầng kích thước lỗ tầng Đường kính khí động học trung bình (MMAD) tiểu phân bột xác định từ đồ thị kích thước tiểu phân suy từ đường chiếu mốc 50% khối lượng bột tích lũy Tỷ lệ bột mịn (FPF) tính cách nội suy từ đồ thị tỉ lượng bột thoát khỏi nang B - Khoa Học Dược Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số * 2021 Nghiên cứu với lượng bột tương ứng với đường kính khí động học ≤ µm Kết thiết kế thực nghiệm trình bày Bảng KẾT QUẢ Tối ưu hóa cơng thức Phân tích phương sai để đánh giá mức độ ảnh hưởng biến độc lập đến biến phụ thuộc ý nghĩa mơ hình tổng thể Kết phân tích trình bày Bảng Kết khảo sát thành phần dịch phun sấy Bảng Kết khảo sát công thức dịch phun sấy Công thức Độ F1 F2 F3 F4 F5 + ++ +++ %mlắng (%) Ban đầu Sau 92,44 ± 3,15 92,44 ± 5,18 61,33 ± 7,02 85,56 ± 4,02 60,89 ± 7,31 83,33 ± 3,33 39,78 ± 5,75 59,78 ± 8,01 6,89 ± 2,78 20,67 ± 3,71 Giá trị p-value mơ hình tổng thể lên biến phụ thuộc < 0,05, cho thấy tổng thể biến độc lập ảnh hưởng có ý nghĩa thống kê lên biến phụ thuộc Giá trị độ xác tương thích đo tỷ lệ ‘tín hiệu’ ‘nhiễu’, tỷ lệ > xem phù hợp Sự chênh lệch giá trị R2 hiệu chỉnh R2 dự đoán nhỏ 0,2 nên mơ hình xem phân tích dự đốn hợp lý Từ cho thấy mơ hình thiết kế có ý nghĩa mặt thống kê dùng để tối ưu hóa biến độc lập - Khơng; + Ít; ++ Trung bình; +++ Hồn tồn Kết khảo sát tính chất dịch phun thể Bảng Thành phần dịch phun công thức F5 sử dụng cho q trình tối ưu hóa giai đoạn Lượng leucin thay đổi theo thực nghiệm Kết thiết kế, tối ưu hóa cơng thức thơng số phun sấy Thiết kế mơ hình thực nghiệm Bảng Dữ liệu thực nghiệm mơ hình Taguchi L9 Cơng thức A 1:2 1:3 1:2 1:4 1:3 1:2 1:3 1:4 1:4 B 3 2 C 0,30 0,30 0,24 0,30 0,18 0,18 0,24 0,24 0,18 D 5 7 R1 14,37 16,00 21,33 15,20 23,67 14,58 18,21 17,33 17,00 R2 (n=3) 69,43±5,27 94,44±2,36 96,12±3,52 98,19±3,68 78,27±4,23 91,32±5,36 70,81±5,52 98,16±2,13 75,67±3,65 R3 (n=3) 6,53±0,76 6,58±0,35 7,28±0,52 5,68±0,24 8,04±0,57 8,42±0,45 7,78±0,33 7,40±0,27 9,29±0,41 R4 (n=3) 38,49±1,53 37,62±2,37 33,52±2,87 43,82±3,13 30,51±2,45 28,06±1,76 31,06±2,84 32,57±1,58 26,00±1,15 R5 (n=3) 1,65±0,12 1,68±0,23 1,81±0,18 1,43±0,16 2,03±0,32 2,13±0,28 1,96±0,19 1,5±0,25 2,27±0,34 A: tỷ lệ chất rắn/leucin; B: nồng độ chất rắn dịch phun (g/l); C: áp suất phun sấy (MPa); D: tốc độ cấp dịch (ml/phút); R1: hiệu suất phun sấy (%); R2: hiệu suất thoát EF (%); R3: kích thước khí động học trung bình (µm); R4: tỷ lệ bột mịn (%); R5: kích thước tiểu phân (µm) Bảng Kết phân tích phương sai biến phụ thuộc Yếu tố Tổng bình phương Độ tự Độ lệch chuẩn F-value Mơ hình tổng thể A p-value B C D R2 R2 hiệu chỉnh R2 dự đốn Độ xác tương thích B - Khoa Học Dược R1 35,16 0,62 22,93 0,0138 0,0234 0,0093 0,9683 0,9261 0,7984 13,688 R2 962,03 3,41 20,66 0,016 0,0675 0,0067 0,9650 0,9183 0,7408 10,632 R3 9,55 0,052 579,68 0,0017 0,0161 0,0007 0,0048 0,9994 0,9977 0,9884 78,136 R4 242,03 1,41 30,45 0,003 0,0013 0,0493 0,9682 0,9364 0,839 15,12 R5 0,53 0,06 37,08 0,0069 0,0034 0,0517 0,9802 0,9537 0,8434 16,047 49 Nghiên cứu Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số * 2021 Kết ảnh hưởng biến độc lập lên biến phụ thuộc Khuynh hướng mức độ ảnh hưởng biến độc lập lên hiệu suất phun, hiệu suất thốt, kích thước khí động học trung bình, tỷ lệ bột mịn, kích thước tiểu phân thể Hình (R1, R2, R3, R4 R5) Điều kiện ràng buộc cho biến số kết tối ưu hóa Để phần mềm Design Expert thực tối ưu hóa thơng số từ kết thực nghiệm, cần ràng buộc biến độc lập khoảng giới hạn đặt mục tiêu cụ thể cho biến phụ thuộc Các điều kiện thể Bảng Bảng Điều kiện ràng buộc cho biến số Biến số A B C D Mục tiêu Cố định Trong khoảng giới hạn Trong khoảng giới hạn Trong khoảng giới hạn Khoảng giới hạn 1:2 - (g/l) 0,18 - 0,30 (MPa) – (ml/phút) Kết tối ưu thông số công thức phần mềm Design Expert lựa chọn dựa điều kiện ràng buộc mức độ mong muốn Kết trình bày Bảng Kết thực nghiệm kiểm chứng Kết kiểm định lơ tối ưu giá trị dự đốn từ phần mềm Design-Expert thể Bảng Bảng cho thấy số đường kính khí động học trung bình, tỷ lệ bột mịn kích thước tiểu phân có lặp lại tốt lơ kiểm chứng (CV% (R1) Biến số R1 R2 R3 R4 Mục tiêu Trong khoảng giới hạn Lớn Tiến tới nhỏ Lớn Khoảng giới hạn 14,37 – 23,67 (%) 69,43 – 98,19 5,68 – 6,50 26,00 – 43,82 0,06%, 0,48% 0,02%) Kết trung bình hiệu suất thốt, đường kính khí động học trung bình, tỷ lệ bột mịn kích thước tiểu phân nằm khoảng dự đoán (độ tin cậy 95%) mơ hình Bảng Kết tối ưu thơng số bột phun sấy Thông số Tỷ lệ chất rắn/leucin Giá trị 1/2 Nồng độ chất rắn dịch phun (g/l) Áp suất phun (MPa) 0,3 Tốc độ cấp dịch (ml/phút) (R2) (R4) (R3) (R5) Sựhưởng ảnh hưởng củabiến độc biếnlập độclên lậphiệu lên hiệu suất phun HìnhHình Sự ảnh suất phun (R1);(R1); hiệu hiệu suất suất thốtthốt (R2);(R2); Hình Sự ảnh hưởng củatrung biến độc(R3); lập lên suất phun (R1);(R4) hiệu suấtthước thốtthước (R2); kích khí động kích thước khí động học trung bình (R3); tỷ lệmịn bột (R4) mịn kích tiểuthước phân (R5) kích thước khí động học bình tỷhiệu lệ bột kích tiểu phân (R5) Điều kiện ràng buộc cho (R3); kết họcbiến trungsốbình tỷ lệtối bộtưu mịnhóa (R4) kích thước tiểu phân (R5) 50 B - Khoa Học Dược Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số * 2021 Nghiên cứu Bảng Kết kiểm nghiệm lơ kiểm chứng Lơ Trung bình Hệ số biến thiên CV (%) Dự đoán Khoảng dự đoán (độ tin cậy 95%) R1 (%) 20,33 22,67 25,33 22,78 2,04 14,05 12,44 - 15,66 Giá trị trung bình tiêu kiểm nghiệm R2 (%) R3 (µm) R4 (%) 93,24 5,76 43,56 91,02 5,82 43,12 96,15 5,67 44,28 93,47 5,75 43,65 2,10 0,06 0,48 95,16 5,70 42,41 86,87 - 103,46 5,50 - 5,89 39,49 - 45,33 Kết đánh giá đặc tính lý hóa Kết phân tích phổ nhiễu xạ tia X Kết trình bày Hình cho thấy phổ nhiễu xạ tia X curcumin nguyên liệu có nhiều đỉnh đặc trưng với cường độ lớn 8,64°, 14,5°, 17,22°, 23,2°, 24,31°, 25,62° Trong mẫu bột thành phẩm phun sấy có mật độ cường R5 (µm) 1,51 1,48 1,46 1,48 0,02 1,47 1,32 - 1,61 độ đỉnh giảm đáng kể so với mẫu nguyên liệu ban đầu Phổ hồng ngoại biến đổi (FT-IR) Có khác biệt đỉnh phổ FT-IR curcumin nguyên liệu bột thành phẩm (Hình 4) (b) (a) Hình Phổ nhiễu xạ tia X (a) curcumin nguyên liệu (b) bột phun sấy Kết phân tích giản đồ nhiệt vi sai (a) Dòng nhiệt (W/g) Dòng nhiệt (W/g) (b) Nhiệt (°C) độ Nhiệt độ (°C) Hình Giản đồ nhiệt vi sai (a) curcumin nguyên liệu (b) bột phun sấy (a) (b) (c) Hình Phổ FTIR curcumin, bột phun sấy leucin B - Khoa Học Dược 51 Nghiên cứu Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số * 2021 BÀNLUẬN dễ lắng đọng bình hứng (cyclon) giúp tăng hiệu suất Tuy nhiên, việc tiếp tục tăng nồng độ chất rắn dịch phun làm độ nhớt dịch phun tăng lên từ ngăn cản bay nước giọt tiểu phân phun sấy, dẫn đến hạt tiểu phân phun sấy ẩm dễ bám dính vào thành buồng phun đường dẫn nên làm giảm hiệu suất phun Bên cạnh đó, áp suất phun tăng từ 0,18 MPa lên 0,24 MPa làm tăng hiệu suất phun, tăng lên 0,30 MPa lại giảm Điều tăng áp suất phun lên giúp tiểu phân bột phun sấy nhỏ hơn, đủ để di chuyển đến lắng bình hứng, nhiên áp suất phun cao hạt bột trở nên q nhỏ khơng lắng kịp vào bình hứng vào đường ống thải bị thải làm giảm hiệu suất Khảo sát thành phần dịch phun sấy Hiệu suất Curcumin F1 khơng tan, dịch phân tán bị lắng từ đầu với mức độ nhiều Sự diện ethanol tuyệt đối công thức F2 F3 giúp cải thiện độ tan, độ độ lắng so với F1 Cả F2 F3 không cho thấy khác biệt đáng kể kết khảo sát độ lắng (ban đầu sau giờ) thay đổi tỷ lệ ethanol tuyệt đối từ 5% lên 10%, lượng cồn 5% công thức F2 lựa chọn cho khảo sát Thành phần Lipoid S100 F4 giúp gia tăng độ tan, độ giảm mức độ lắng so với F2 Việc bổ sung thêm Poloxamer 407 công thức F5 cho kết đánh giá tốt (curcumin tan hồn tồn, dịch trong, khơng bị lắng lúc ban đầu lắng sau giờ), nên thành phần cho công thức phun sấy chọn theo công thức Việc tăng áp suất phun từ 0,18 MPa lên 0,30 MPa làm tăng hiệu suất Điều tăng áp suất phun thu bột mịn khơ nên dễ dàng thoát khỏi vỏ nang thử khí động học Trong đó, tăng tốc độ cấp dịch làm giảm hiệu suất thoát bột thử khí động học Vì tốc độ bơm tăng với lưu lượng khí sấy khơng đổi dẫn tới hạt có kích thước lớn lượng tạo giọt dịch phun thấp hơn(4) Hình thái học qua SEM Hình ảnh SEM cho thấy tiểu phân bột tồn dạng hình cầu hình đĩa lõm (Hình 5) (a) (b) Hình Hình ảnh SEM bột phun sấy độ phóng đại x2000 (a) x10000 (b) Kết thiết kế, tối ưu hóa cơng thức thơng số phun sấy Kết ảnh hưởng biến độc lập lên biến phụ thuộc Hiệu suất phun Việc tăng nồng độ chất rắn dịch phun từ g/l lên g/l làm tăng hiệu suất phun, tăng lên g/l hiệu suất phun lại giảm Kết tăng nồng độ chất rắn dịch phun lượng bột phun sấy nhiều nên 52 Kích thước khí động học trung bình (MMAD) Tăng nồng độ chất rắn dịch phun từ g/l lên g/l làm tăng MMAD, tăng lên g/l lại giảm, nhiên việc tăng giảm khơng đáng kể MMAD FPF có liên quan mật thiết (r = -0,98), bột mịn nhiều MMAD bột nhỏ ngược lại Trong đó, việc tăng nồng độ chất rắn khơng có ảnh hưởng đến tỷ lệ bột mịn Bên cạnh đó, việc tăng áp suất phun làm giảm MMAD Điều giải thích tăng áp suất phun giọt dịch phun mịn khô nên bột thu mịn, từ giúp giảm MMAD bột tiến hành thử khí động học Việc tăng tốc độ cấp dịch từ ml/phút lên ml/phút làm giảm MMAD không đáng kể, nhiên tăng lên ml/phút làm MMAD tăng nhiều Nhìn chung việc tăng tốc độ B - Khoa Học Dược Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số * 2021 cấp dịch làm tăng MMAD giọt dịch phun lớn nên dẫn đến kích thước bột thu lớn nên tăng MMAD thử khí động học cho bột, kết phù hợp với nghiên cứu Billon (2000) Stahl (2002)(4) Tỷ lệ bột mịn (FPF) Sự thay đổi FPF có tính tương quan thuận với áp suất phun Lí tăng áp suất phun làm giọt dịch phun nhỏ nên dẫn đến kích thước bột thu nhỏ nên làm tăng tỷ lệ bột mịn thử nghiệm khí động học bột Kết phù hợp với nghiên cứu Patel cộng (2009)(5) Khi tốc độ cấp dịch tăng từ ml/phút lên ml/phút làm tăng FPF, tăng lên ml/phút FPF lại giảm, nhiên khoảng dao động khơng đáng kể Kích thước tiểu phân Tăng áp suất phun làm giảm kích thước tiểu phân Khi tăng áp suất phun làm giọt dịch phun nhỏ nên dẫn đến làm giảm kích thước tiểu phân bột thu Tăng tốc độ cấp dịch từ ml/phút lên ml/phút làm giảm kích thước tiểu phân, tăng lên ml/phút kích thước tiểu phân lại tăng, nhiên khoảng dao động không đáng kể Kết thực nghiệm kiểm chứng Hệ số biến thiên lô kiểm chứng hiệu suất phun hiệu suất thoát khoảng 2% (lần lượt 2,04% 2,1%), giá trị trung bình hiệu suất phun nằm ngồi khoảng dự đốn Ngun nhân q trình phun sấy lượng bột dính thành thay đổi nhiều lần thực nên hiệu suất có biến thiên mạnh Đối với chế phẩm phân phối thuốc đến phổi, kích thước tiểu phân thông số ảnh hưởng lớn đến hiệu điều trị Trong đó, việc xác định MMAD cho phép dự đốn đặc tính di chuyển đến cấu trúc khác phổi Các tiểu phân có kích thước < µm cho khả lắng đọng tốt phế nang(6) Thực nghiệm kiểm chứng cho thấy bột thành phẩm có MMAD 5,75 ± 0,06 µm, cần nghiên B - Khoa Học Dược Nghiên cứu cứu sâu nhằm làm giảm MMAD để thích hợp ứng dụng điều trị bệnh phổi Kết đánh giá đặc tính lý hóa Kết phân tích phổ nhiễu xạ tia X Nhiễu xạ tia X kỹ thuật dùng để xác định cấu trúc tồn vật liệu tinh thể Mật độ cường độ đỉnh phổ XRD thể mức độ kết tinh dược chất(7) Kết cho thấy phổ nhiễu xạ tia X curcumin nguyên liệu có nhiều đỉnh đặc trưng với cường độ lớn 8,64°, 14,5°, 17,22°, 23,2°, 24,31°, 25,62°, chứng tỏ curcumin tồn chủ yếu dạng kết tinh Kết tương tự với nghiên cứu Francesco cộng (2010) phổ nhiễu xạ tia X curcumin(8) Trong mẫu bột thành phẩm phun sấy có mật độ cường độ đỉnh giảm đáng kể so với mẫu nguyên liệu ban đầu, đồng thời khơng cịn đỉnh đặc trưng 8,64°, 14,5°, 17,22° Điều cho thấy phần lớn curcumin bột thành phẩm chuyển sang trạng thái vơ định hình Kết phân tích giản đồ nhiệt vi sai Phân tích nhiệt quét vi sai (DSC) công cụ nhiệt động lực học dùng để đánh giá trực tiếp hấp thu lượng nhiệt xảy mẫu phạm vi tăng giảm nhiệt độ quy định DSC thường sử dụng để xác định nhiệt độ chuyển nhiệt chất dung dịch, chất rắn huyền phù(9) Giản đồ nhiệt vi sai bột thành phẩm khơng có đỉnh nóng chảy vị trí tương tự curcumin ngun liệu, đồng có khác biệt enthanpy Điều curcumin thành phẩm bột phun sấy có chuyển dạng sang trạng thái vơ định hình Sự chuyển trạng thái kết tinh curcumin tạo thành phức hợp với phospholipid ghi nhận nghiên cứu Kuntal Maiti cộng Giản đồ nhiệt vi sai hỗn hợp trộn vật lý curcumin phosphatidyl cholin cho đỉnh nóng chảy đặc trưng thành phần Trong đó, giản đồ nhiệt vi sai phức hợp curcumin-phospholipid đỉnh nóng chảy nhiệt độ chuyển pha 53 Nghiên cứu nguyên liệu(10) Thông tin trạng thái kết tinh thu từ giản đồ DSC cho kết tương đồng với phổ nhiễu xạ tia X nêu Phổ hồng ngoại biến đổi (FT-IR) Phổ FT-IR curcumin cho đỉnh đặc trưng bước sóng 3423 cm-1 vùng dao động nhóm phenol -OH Ngồi cịn có đỉnh bước sóng 1726 cm-1 (dao động nhóm C=O), đỉnh 1628 cm-1 (dao động liên kết C=C), đỉnh 1281 cm-1 (liên kết C-O nhóm acetyl) Phổ FTIR bột phun sấy khơng cịn đỉnh đặc trưng curcumin bước sóng 3423 cm-1, “vùng dấu vân tay” (1600 cm-1 đến 1100 cm-1) có thay đổi đỉnh, điều chứng tỏ có tương tác nhóm chức C=O nhóm chức C-O nhóm acetyl curcumin với chất khác dạng bột thành phẩm Hình thái học qua SEM Thành phần leucin công thức dịch phun đóng vai trị giá mang, tạo dạng hình đĩa lõm cho tiểu phân bột phun sấy Dạng hình thái học tương đồng với nghiên cứu bột phun sấy có sử dụng leucin làm chất mang(11) Tuy nhiên, lượng chất rắn chiếm tỷ lệ cao so với giá mang (tỷ lệ chất rắn: leucin = 1:2) nên phần lượng chất rắn chưa bắt giữ giá mang tạo thành tiểu phân bột có dạng hình cầu Y Học TP Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số * 2021 curcumin có triển vọng điều trị Tuy nhiên, cần nghiên cứu sâu để giảm kích thước khí động học trung bình bột xuống µm để lắng đọng tốt phổi TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 KẾT LUẬN Đề tài bào chế dạng bột hít chứa curcumin phân phối đến phổi phương pháp phun sấy Các thông số công thức dịch phun sấy trình phun sấy tối ưu hóa phần mềm Design-Expert với mơ hình thực nghiệm Taguchi Kết khảo sát đặc tính lý hóa cho thấy curcumin thành phẩm tồn chủ yếu trạng thái vơ định hình Với kết đạt được, dạng bột hít chứa 54 11 Gujral ML, Chowdhury NK, Saxena PN (1953) The effect of certain indigenous remedies on the healing of wounds and ulcers Journal of Indian Medical Association, 22(7):273-276 Aggarwal BB, Harikumar KB (2009) Potential therapeutic effects of curcumin, the anti-inflammatory agent, against neurodegenerative, cardiovascular, pulmonary, metabolic, autoimmune and neoplastic diseases International Journal of Biochemistry & Cell Biology, 41(1):40–59 Martin JT, Anthony JH (2005) Dry powder inhaler formulation Respiratory Care, 50(9):1209-1227 Ahmad Z, Ahmad BA, Luis P, Tim F, Emmet O, Gavin W (2019) Spray drying of pharmaceuticals and biopharmaceuticals: Critical parameters and experimental process optimization approaches European Journal of Pharmaceutical Sciences, 127:300-318 Patel RP, Patel MP, Suthar AM (2009) Spray drying technology: an overview Indian Journal of Science and Technology, 2(10):44-47 Dinh-Duy P, Elias F, Nicolas T (2015) Pulmonary drug delivery systems for tuberculosis treatment International Journal of Pharmaceutics, 478:517-529 Sima F, Ristoscu C, Duta L, Gallet O, Anselme K, Mihailescu IN (2016) Laser thin films deposition and characterization for biomedical applications In: Rui Vilar Laser Surface Modification of Biomaterials, 1st ed, pp.77-125 Woodhead Publishing, United Kingdom Donsì F, Wang Y, Li J, Huang Q (2010) Preparation of curcumin sub-micrometer dispersions by high-pressure homogenization Journal of Agricultural and Food Chemistry, 58:2848–2853 Gill D, Moghadam TT, Ranjbar B (2010) Differential scanning calorimetry techniques: applications in biology and nanoscience Journal of Biomolecular Techniques, 21(4):167-193 Kuntal M, Kakali M, Arunava G, Bishnu PS, Pulok KM (2007) Curcumin–phospholipid complex: Preparation, therapeutic evaluation and pharmacokinetic study in rats International Journal of Pharmaceutics, 330:155–163 Barbara L, Dolores RS, Peter O, William , Sandrine M, Anne MH, Frederic T (2019) Use of leucine to improve aerodynamic properties of ciprofloxacin-loaded maltose microparticles for inhalation European Journal of Pharmaceutical Research, 1(1):2-11 Ngày nhận báo: 15/12/2020 Ngày phản biện nhận xét báo: 11/09/2021 Ngày báo đăng: 20/12/2021 B - Khoa Học Dược ... hít khơng chứa dung mơi lỏng(3) Do đó, đề tài thực nhằm mục đích bào chế bột hít phân phối curcumin đến phổi phương pháp phun sấy Curcumin đạt tiêu chuẩn USP 36 (Ấn Độ); Lipoid S100 (Đức), Poloxamer... động học trung bình bột xuống µm để lắng đọng tốt phổi TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 KẾT LUẬN Đề tài bào chế dạng bột hít chứa curcumin phân phối đến phổi phương pháp phun sấy Các thông số công thức dịch... trình phun sấy lượng bột dính thành thay đổi nhiều lần thực nên hiệu suất có biến thiên mạnh Đối với chế phẩm phân phối thuốc đến phổi, kích thước tiểu phân thông số ảnh hưởng lớn đến hiệu điều trị