LUẬN văn THẠC sĩ nghiên cứu bào chế và đánh giá một số đặc tính tiểu phân nano aspirin

TỔNG QUAN

Công nghệ nano

Công nghệ nano (nanotechnology) là khoa học thiết kế, phân tích, bào chế và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống hữu ích nhờ các thao tác, sắp xếp ở mức nguyên tử, phân tử, siêu phân tử, đồng thời khai thác các đặc tính và hiện tượng mới khi vật chất ở kích thước nano [5,17,21]

Công nghệ nano có ba thuộc tính cơ bản [11]:

- Các thao tác thực hiện ở mức nano

- Kích thước vật liệu ở mức nano

- Tạo ra vật liệu, thiết bị và hệ thống hữu ích mới.

Vài nét về tinh thể nano

Tinh thể nano (nanocrystal) là các tiểu phân rắn tinh khiết với kích thước trung bình dưới 1000 nm, trong đó không chứa bất cứ một vật liệu mang nào [23,

27], mang cả đặc tính của tiểu phân nano và tinh thể [23, 7, 22] Tinh thể nano có ít nhất 1 chiều nhỏ hơn 100 nm, dựa trên các chấm lượng tử, bao gồm các nguyên tử sắp xếp kiểu đơn hoặc đa tinh thể, tùy theo kỹ thuật sản xuất, có thể tạo thành dạng tinh thể hoặc dạng vô định hình [23, 4]

1.2.2 Ưu điểm của tinh thể nano

1.2.2.1 Tăng độ tan Độ tan của DC thường phụ thuộc vào các yếu tố như đặc tính lý hóa của DC, môi trường hòa tan và nhiệt độ Tuy nhiên, đối với các tiểu phân DC với kích thước nhỏ hơn 1-2 àm, độ tan phụ thuộc vào KTTP Độ tan tăng lờn khi KTTP giảm xuống dưới 1000 nm [24] Điều này được giải thích theo phương trình Kelvin và Ostwald-Freundlich:

Trong đó: ρr là áp suất hòa tan của tiểu phân bán kính r, ρ∞ là áp suất hòa tan của tiểu phân lớn ban đầu, γ là sức căng bề mặt, R là hằng số khí, T là nhiệt độ tuyệt đối, r là bán kính tiểu phân, Mr là khối lượng phân tử, ρ là tỷ trọng của tiểu phân

Copyright @ School of Medicine and Pharmacy, VNU Ở trạng thái bão hòa, phân tử hòa tan và phân tử tái kết tinh cân bằng Khi giảm KTTP, áp suất hòa tan tăng Do vậy, cân bằng chuyển dịch về phía hòa tan nên độ tan bão hòa tăng [24]

Phương trình Ostwald-Freundlich biểu thị mối quan hệ giữa độ tan bão hòa và KTTP:

Trong đó: Cs là độ tan bão hòa, Cα là độ tan của tiểu phân lớn, σ là sức căng bề mặt, V là thể tích mol, R là hằng số khí, T là nhiệt độ tuyệt đối, ρ là tỷ trọng tiểu phân, r là bán kính tiểu phân

Theo phương trình trên, khi giảm KTTP thì độ tan bão hòa của DC tăng Tuy nhiờn, điều này chỉ ỏp dụng với cỏc tiểu phõn cú kớch thước nhỏ hơn 1-2 àm, đặc biệt là tiểu phân kích thước nhỏ hơn 200 nm [23, 24]

Việc bào chế hệ nano tinh thể có thể làm cho đặc tính kết tinh của tiểu phân

DC thay đổi, chuyển từ trạng thái kết tinh sang trạng thái vô định hình Tinh thể nano ở trạng thái vô định hình có độ tan cao hơn so với tinh thể nano ở trạng thái tinh thể có kích thước tương đương Vì vậy, tinh thể nano ở trạng thái vô định hình được coi là sự kết hợp lý tưởng giúp tăng độ tan của DC [1, 23]

1.2.2.2 Cải thiện độ hòa tan

Theo phương trình hòa tan Nernst–Brunner và Levich, tốc độ hòa tan của dược chất được biểu diễn như sau:

- dM/dt là tốc độ hòa tan của dược chất,

- S là diện tích bề mặt tiểu phân,

- Cs là độ tan bão hòa của dược chất,

- C là nồng độ dược chất tại thời điểm t,

- h là bề dày lớp khuếch tán

Copyright @ School of Medicine and Pharmacy, VNU

Như vậy, theo phương trình trên, tốc độ hòa tan của các tinh thể nano tăng có thể do tăng diện tích bề mặt, giảm bề dày lớp khuếch tán và tăng độ tan [23, 24]

1.2.2.3 Tăng khả năng kết dính vào bề mặt hoặc màng tế bào

So với tiểu phân micromet, đặc điểm nổi trội của DC nano tinh thể là chúng có thể tăng khả năng kết dính vào bề mặt hoặc màng tế bào Sự tăng kết dính của nano do tăng diện tích tiếp xúc của các tiểu phân kích thước nhỏ Cơ chế kết dính của nano tinh thể có thể giải thích theo thuyết tĩnh điện (lực hút tĩnh điện giữa tiểu phân và bề mặt màng nhày) và thuyết hấp thụ (liên kết hydro và van der Waals giữa bề mặt tiểu phân và màng nhày) [18, 24]

1.2.2.4 Cải thiện sinh khả dụng đường uống

Các tiểu phân nano do có kích thước nhỏ, năng lượng bề mặt và diện tích tiếp xúc lớn nên độ tan và tốc độ hòa tan tăng, do đó SKD của thuốc tăng lên Điều này rất có ý nghĩa với những dược chất kém tan trong nước, làm tăng tác dụng điều trị của một số thuốc như thuốc chống ung thư, chống nấm, NSAIDs… [20, 31, 35]

Các tiểu phân nano, đặc biệt các tiểu phân nano có DC gắn chất mang dễ dàng đi qua được tế bào, xâm nhập vào máu, hệ thống nội bào, gan, tủy xương, màng ruột, lớp niêm mạc, có khả năng tăng hấp thu thuốc qua hàng rào máu não (BBB), tăng thời gian lưu thông của hạt trong máu… Điều này có ý nghĩa lớn với các dược chất có đặc tính sinh dược học kém như kém tan trong nước, tính thấm qua biểu mô tế bào kém [31]

Nano tinh thể có thể cải thiện hấp thu của DC theo hai cơ chế Thứ nhất, dưới dạng nano tinh thể, DC có thể tăng độ tan và tốc độ hòa tan, do đó tăng chênh lệch nồng độ giữa nhung mao ruột và máu Vì vậy, DC được hấp thu bằng cách khuếch tán thụ động tăng [18, 24] Thứ hai, tiểu phân nano tinh thể có thể bám dính vào màng nhày của hệ thống dạ dày ruột Do sự kết dính này, DC có chênh lệch nồng độ cao hơn và kéo dài thời gian lưu, thời gian tiếp xúc trong hệ thống dạ dày ruột [1, 18, 24]

1.2.2.5 Phát triển dạng thuốc tác dụng tại đích

Thuốc giải phóng tại đích phải đạt một số yêu cầu: không bị loại quá nhanh ra khỏi hệ tuần hoàn, kết hợp với mô đích không quá chậm, giải phóng tại mô hoặc tế bào đích Hệ giải phóng thuốc nano có thể đáp ứng được những yêu cầu này [43]

Các hạt nano tương hợp sinh học có nhiều ưu điểm hơn so với các dạng thuốc quy ước như tăng tác dụng, giảm độc tính, hấp thu vào tế bào thông qua màng, qua được hàng rào máu não và tới các tế bào đích [26, 33]

Các thuốc chống ung thư do độ tan kém, độc tính cao nên khó ứng dụng trong lâm sàng Các thuốc được gắn trong siêu vi cầu với chất mang dễ bị phân hủy sinh học, thuốc giải phóng có kiểm soát để không đạt nồng độ gây độc Với các hạt nano giải phóng tại đích, thuốc tập trung tại các mô ung thư thì độc tính thuốc giảm, khả năng điều trị tăng [33]

1.2.3 Nhược điểm của tinh thể nano

1.2.3.1 Khó khăn trong quá trình bào chế

Tổng quan về Aspirin

Hình 1.4 Công thức cấu tạo Aspirin (Acetylsalycilic acid)

- Tên khoa học: Acid -2- acethoxy benzoic

- Trọng lượng phân tử: 180,160 g/mol

- Thể chất: Tinh thể không màu, bột kết tinh rắn, màu trắng, aspirin cô đặc thường có mùi giống như giấm

- Độ tan: khó tan trong nước, dễ tan trong etanol 96%, tan trong ether và cloroform, tan trong dung dịch kiềm và carbonat kiềm

Có thể định tính aspirin theo một trong 4 cách sau [3]: a Phổ hấp thụ hồng ngoại của chế phẩm phải phù hợp với phổ hấp thụ hồng ngoại của acid acetylsalicylic chuẩn b Đun sôi 0,2 g chế phẩm với 4 ml dung dịch natri hydroxyd loãng (TT) trong 3 min, để nguội và thêm 5 ml dung dịch acid sulfuric loãng (TT) Tủa kết tinh được tạo thành Tủa sau khi được lọc, rửa với nước và sấy khô ở

100 °C đến 105 °C, có điểm chảy từ 156 °C đến 161 °C c Trong một ống nghiệm, trộn 0,1 g chế phẩm với 0,5 g calci hydroxyd (TT) Đun hỗn hợp và cho khói sinh ra tiếp xúc với miếng giấy lọc đã được tẩm 0,05 ml dung dịch nitrobenzaldehyd (TT) sẽ xuất hiện màu vàng ánh lục hoặc xanh lam ánh lục Làm ẩm miếng giấy lọc với dung dịch acid hydrocloric loãng (TT), màu sẽ chuyển thành xanh lam d Hòa tan bằng cách đun nóng khoảng 20 mg tủa thu được từ phép định tính (b) trong 10 ml nước và làm nguội Dung dịch thu được cho phản ứng (a) của salicylat

Hòa tan 1,0 g chế phẩm trong 10 ml ethanol 96 % (TT) trong bình nón nút mài Thêm 50,0 ml dung dịch natri hydroxyd 0,5 N (CĐ) Đậy nút bình và để yên trong 1 h Chuẩn độ bằng dung dịch acid hydrocloric 0,5 N (CĐ), dùng 0,2 ml dung dịch phenolphtalein (TT) làm chỉ thị song song làm mẫu trắng 1 ml dung dịch natri hydroxyd 0,5 N (CĐ) tương đương với 45,04 mg C9H8O4 [3]

Aspirin là một dẫn chất của acid salicilic, được xếp vào nhóm thuốc chống viêm không steroid (NSAIDs), có tác dụng giảm đau, hạ sốt, chống viêm Ngoài ra, nó còn có tác dụng chống kết tập tiểu cầu, khi dùng liều thấp kéo dài có thể phòng ngừa đau tim và hình thành cục máu đông gây tắc nghẽn trong mạch máu [2]

Aspirin được chỉ định để giảm các cơn đau nhẹ và vừa, đồng thời giảm sốt

Vì có tỷ lệ cao về tác dụng phụ đến đường tiêu hóa, nên aspirin hay được thay thế bằng paracetamol, dung nạp tốt hơn Aspirin cũng được sử dụng trong chứng viêm cấp và mạn như viêm khớp dạng thấp, viêm khớp dạng thấp thiếu niên, viêm (thoái hóa) xương khớp và viêm đốt sống dạng thấp Nhờ tác dụng chống kết tập tiểu cầu, aspirin được sử dụng trong một số bệnh lý tim mạch như đau thắt ngực, nhồi máu cơ tim và dự phòng biến chứng tim mạch ở các bệnh nhân có nguy cơ tim mạch cao

Thuốc cũng được sử dụng trong điều trị và dự phòng một số bệnh lý mạch não như đột quỵ Aspirin được chỉ định trong điều trị hội chứng Kawasaki vì có tác dụng chống viêm, hạ sốt và chống huyết khối [2]

Không dùng aspirin cho các trường hợp sau [2]:

- Người đã có triệu chứng hen, viêm mũi, mày đay khi sử dụng aspirin hoặc các NSAIDs khác

- Có tiền sử bệnh hen

- Suy gan, suy thận, suy tim vừa và nặng

- Người mắc bệnh ưu chảy máu, giảm tiểu cầu

- Người loét dạ dày, tá tràng

- Phụ nữ mang thai trong 3 tháng cuối của thai kì

Hấp thu: Khi uống, aspirin được hấp thu nhanh từ đường tiêu hóa Một phần aspirin được thủy phân thành salicylat trong thành ruột Sau khi vào tuần hoàn, phần aspirin còn lại cũng nhanh chóng chuyển thành salicylat, tuy nhiên trong 20 phút đầu sau khi uống, aspirin vẫn giữ nguyên dạng trong huyết tương Cả aspirin và salicylat đều có hoạt tính nhưng chỉ aspirin có tác dụng ức chế kết tập tiểu cầu [2]

Phân bố: Aspirin gắn protein huyết tương với tỷ lệ từ 80 - 90% và được phân bố rộng, với thể tích phân bố ở người lớn là 170 ml/kg Khi nồng độ thuốc trong huyết tương tăng, có hiện tượng bão hòa vị trí gắn protein huyết tương và tăng thể tích phân bố Salicylat cũng gắn nhiều với protein huyết tương và phân bố rộng trong cơ thể, vào được trong sữa mẹ và qua được hàng rào nhau thai [2]

Chuyển hóa: Salicylat được thanh thải chủ yếu ở gan, với các chất chuyển hóa là acid salicyluric, salicyl phenolic glucuronid, salicylic acyl glucuronid, acid gentisuric Các chất chuyển hóa chính là acid salicyluric và salicyl phenolic glucuronid dễ bị bão hòa và dược động theo phương trình Michaelis Menten, các

Copyright @ School of Medicine and Pharmacy, VNU chất chuyển hóa còn lại theo động học bậc 1, dẫn đến kết quả tại trạng thái cân bằng, nồng độ salicylat trong huyết tương tăng không tuyến tính với liều Sau liều

325 mg aspirin, thải trừ tuân theo động học bậc 1 và nửa đời của salicylat trong huyết tương là khoảng 2 - 3 giờ; với liều cao aspirin, nửa đời có thể tăng đến 15 - 30 giờ [2]

Thải trừ: Salicylat cũng được thải trừ dưới dạng không thay đổi qua nước tiểu, lượng thải trừ tăng theo liều dùng và phụ thuộc pH nước tiểu; khoảng 30% liều dùng thải trừ qua nước tiểu kiềm hóa so với chỉ 2% thải trừ qua nước tiểu acid hóa

Thải trừ qua thận liên quan đến các quá trình lọc cầu thận, thải trừ tích cực qua ống thận và tái hấp thu thụ động qua ống thận Salicylat có thể được thải qua thẩm tách máu [2]

Nói chung nồng độ salicylat trong huyết tương ít bị ảnh hưởng bởi các thuốc khác, nhưng việc dùng đồng thời với aspirin làm giảm nồng độ của indomethacin, naproxen, và fenoprofen Tương tác của aspirin với warfarin làm tăng nguy cơ chảy máu, và với methotrexat, thuốc hạ glucose máu sulphonylurea, phenytoin, acid valproic làm tăng nồng độ thuốc này trong huyết thanh và tăng độc tính Tương tác khác của aspirin gồm sự đối kháng với natri niệu do spironolacton và sự phong bế vận chuyển tích cực của penicilin từ dịch não - tủy vào máu Aspirin làm giảm tác dụng các thuốc acid uric niệu như probenecid và sulphinpyrazol [2]

1.3.10 Các dạng bào chế có mặt trên thị trường

- Viên nén: 325 mg, 500 mg, 650 mg

- Viên nén nhai được: 75 mg, 81 mg

- Viên nén giải phóng chậm (viên bao tan trong ruột): 81 mg, 162 mg, 165 mg, 325 mg, 500 mg, 650 mg, 975 mg

- Viên nén bao phim: 325 mg, 500 mg.

Một số nghiên cứu trong nước và quốc tế về nano aspirin, phương pháp bào chế tinh thể aspirin bằng phương pháp kết tủa

Trong nước hiện chưa thấy báo cáo nào về nghiên cứu bào chế nano tinh thể aspirin Dưới đây là một số nghiên cứu nước ngoài về bào chế nano tinh thể aspirin bằng phương pháp kết tủa

Năm 1971, Affonso A và Naik V R đã sử dụng phương pháp kết tủa bào chế thành công tinh thể aspirin với kích thước vài micromet Aspirin (50 g) được

Copyright @ School of Medicine and Pharmacy, VNU hòa tan trong 1125 ml glycerin ở 80 o C để thu được dung dịch bão hòa Dung dịch trong suốt được chuyển vào bình thép không gỉ Khuấy và làm mát bên ngoài được bắt đầu ngay lập tức Tiếp theo là thêm nhanh nước đá (3 o C) vào Tiếp tục khuấy cho đến khi nhiệt độ giảm xuống còn 5 o C (7-10 phút) Bùn vi tinh thể được lọc chân không qua giấy lọc loại 44 Việc lọc chậm nhưng có thể được gia tốc bằng cách thêm nước đá lạnh ở mức 3 o C Sản phẩm được rửa bằng nước cất lạnh, hút lọc và sấy khô trong máy sấy tuần hoàn không khí Kết quả đánh giá cho thấy vi tinh thể (microcrystaline) làm tăng khả năng hòa tan của aspirin so với nguyên liệu ban đầu [9]

Năm 2018, Kristin M Hutchins, Alexei V Tivanski và Leonard R

MacGillivray công bố báo cáo đã tổng hợp thành công nano tinh thể aspirin bằng phương pháp kết tủa kết hợp kỹ thuật siêu âm Aspirin (200 mg, 1,1 mmol) được hòa tan trong aceton tối thiểu Dung dịch này được nhanh chóng tiêm trực tiếp vào

175 ml hexan lạnh khi tiếp xúc với bức xạ siêu âm cường độ thấp (máy siêu âm Branson 2510R-DTM, tần số: 42 kHz, 6% ở 100 W) Mẫu để yên tĩnh trong 1-2 phút, lọc, sấy khô ở nhiệt độ phòng và phân tích thông qua nhiễu xạ bột X-ray Kết quả thu được nano aspirin có KTTP từ 100 - 250 nm và thực nghiệm đã chứng minh rằng độ cứng của aspirin giảm đáng kể khi giảm KTTP xuống kích thước nano [29]

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nguyên liệu

Bảng 2.1 Nguyên liệu, hóa chất sử dụng trong thực nghiệm

STT Nguyên liệu, hóa chất Nguồn gốc, xuất xứ Tiêu chuẩn

2 Glycerin Trung Quốc Tinh khiết hóa học

3 Propylen glycol Trung Quốc Tinh khiết hóa học

4 Acetone Trung Quốc Tinh khiết hóa học

5 Acid hydrocloric Trung Quốc Tinh khiết hóa học

6 Nước cất, nước tinh khiết Việt Nam DĐVN V

Thiết bị, dụng cụ

- Máy khuấy từ IKA – RCT basic (Đức)

- Máy khuấy tốc độ cao IKA RW200 digital (Đức)

- Máy siêu âm Elmasonic S100H (Đức)

- Thiết bị đồng nhất hóa Homogenizer (Đức)

- Hệ thống thiết bị đo kích thước tiểu phân và thế zeta Horiba SZ100 (Nhật Bản)

- Máy quét nhiệt vi sai DSC 7000X (Nhật Bản)

- Máy đo độ ẩm MB45 (Thụy Sĩ)

- Máy đo quang UV–2600 Shimadzu (Nhật Bản)

- Thiết bị đo độ hòa tan DRS – 14 (Ấn Độ)

- Máy ly tâm biocen 22R (Tây Ban Nha)

- Cân phân tích AY 129, Shimadzu (Nhật Bản)

- Tủ lạnh, máy lọc nén

- Cốc có mỏ, đũa thủy tinh, ống đong, bình định mức

- Màng lọc cellulose acetate 0,45 àm

- Pipet, pipet bầu, pipet pasteur, micropipet.

Phương pháp nghiên cứu

- Aspirin được định lượng bằng phương pháp đo quang

 Tìm bước sóng cực đại

Cân chính xác khoảng 50 mg aspirin chuẩn, hòa tan vừa đủ trong 100 ml dung dịch HCl 0,1 N Dùng pipet lấy 10 ml dung dịch trên cho vào bình định mức

100 ml, thêm HCl 0,1N tới vạch, thu được dung dịch aspirin có nồng độ chính xác khoảng 50 àg/ml (dung dịch A)

Sử dụng máy quét phổ UV-2600 để xác định định bước sóng cực đại Tiến hành quét độ hấp thụ quang của dung dịch A với dải bước sóng từ 800 nm – 200 nm Dựa vào hình ảnh quang phổ xác định bước sóng cực đại

Từ dung dịch A, tiến hành pha loãng với dung dịch HCl 0,1N thành các dung dịch cú nồng độ lần lượt là: 50 àg/ml, 25 àg/ml, 20 àg/ml, 10 àg/ml, 5 àg/ml Tiến hành đo độ hấp thụ quang các mẫu với mẫu trắng là dung dịch HCl 0,1N ở bước sóng cực đại Xây dựng đường chuẩn và phương trình tuyến tính biểu diễn mối tương quan giữa mật độ quang và nồng độ aspirin để tính toán

2.3.2 Đánh giá tốc độ hòa tan của aspirin và nano aspirin

Tốc độ hòa tan của aspirin nguyên liệu và nano aspirin bào chế được xác định bằng hệ thống thiết bị thử độ hòa tan DRS – 14

Cân 0,4 g Aspirin nguyên liệu và 0,4 g bột nano aspirin bào chế được phân tán trong 900 ml môi trường hòa tan Tiến hành xác định tốc độ hòa tan bằng thiết bị đo độ hòa tan với các điều kiện:

+ Môi trường thử: nước tinh khiết (900 ml)

+ Thiết bị cánh khuấy, tốc độ: 100 vòng/phút + Nhiệt độ: 37 o C (± 0,5 o C)

+Thể tích lấy mẫu: 10 ml

Sau các khoảng thời gian 5 phút, 10 phút, 15 phút, 30 phút, 60 phút tiến hành hỳt 10 ml dịch, lọc dung dịch qua màng lọc cellulose acetate 0,45 àm Bự dịch: thêm 10 ml nước sau mỗi lần hút mẫu thử Pha loãng dịch thử đến nồng độ thích hợp, sau đó đem đo độ hấp thụ quang ở bước sóng cực đại

Các công thức tính toán kết quả

- Nồng độ DC trong môi trường khuếch tán tại thời điểm t được tính theo công thức:

Ct là nồng độ DC trong mụi trường khuếch tỏn tại thời điểm t (àg/ml)

Cc là nồng độ mẫu chuẩn (àg/ml)

Dt là độ hấp thụ quang của mẫu thử (Abs)

Dc là độ hấp thụ quang của mẫu chuẩn (Abs)

- Lượng dược chất giải phóng trong môi trường khuếch tán tại thời điểm t được tính theo công thức:

Qt: Tổng lượng dược chất đó được giải phúng tại thời điểm t (àg) V: Thể tích môi trường khuếch tán (ml) v: Thể tích mỗi lần lấy mẫu thử (ml)

C: Nồng độ DC trong mụi trường khuếch tỏn tại thời điểm t (àg/ml)

Ci: Nồng độ DC trong MTKT tại thời điểm ngay trước đú (àg/ml)

- Tỷ lệ phần trăm DC đã giải phóng từ mẫu nghiên cứu tại thời điểm t được xác định theo công thức:

Trong đó: Xt: Phần trăm dược chất giải phóng tại thời điểm t (%), Qt: Lượng dược chất giải phóng tại thời điểm t (mg), M: Khối lượng DC có trong mẫu (mg)

2.3.3 Phương pháp bào chế nano aspirin

+ Dung dịch dược chất: Aspirin được hòa tan trong dung môi phù hợp Glycerin, PG, Aceton (dung dịch 1)

+ Dung dịch chứa dung môi đồng tan: Nước cất, làm lạnh 0 – 5 o C (dung dịch 2)

+ Phối hợp trực tiếp dung dịch 1 vào dung dịch 2: nhỏ từ từ, từng giọt

+ Khuấy trộn liên tục + Làm lạnh môi trường bằng nước đá, nhiệt độ khoảng từ 0 – 20 o C

- Hỗn hợp thu được được để yên tĩnh 1-2 phút rồi đem đo KTTP, PDI

- Thu tủa bằng phương pháp ly tâm 18000 vòng/20 phút Rửa nước cất 2 lần để loại dung môi

- Bột thu được đem sấy tĩnh ở 60 o C trong 10 giờ

2.3.4 Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến KTTP nano aspirin

Tiến hành bào chế nano aspirin theo quy trình với các yếu tố thay đổi Dựa vào thông số KTTP và PDI để đánh giá, lựa chọn điều kiện tối ưu

 Khảo sát dung môi hòa tan dược chất

Tiến hành khảo sát với 3 dung môi: Glycerin, PG, Aceton

 Khảo sát tỷ lệ dung môi và môi trường kết tủa

Tiến hành khảo sát với tỷ lệ dung môi/ môi trường kết tủa thay đổi: 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5

 Khảo sát nồng độ dược chất

Tiến hành bào chế mẫu với các nồng độ dược chất khác nhau: 12,5 mg/ml,

15 mg/ml, 17,5 mg/ml, 20 mg/ml, 25 mg/ml, 30 mg/ml

 Khảo sát thiết bị khuấy, tốc độ khuấy

Khảo sát với các tác động khác nhau: máy khuấy từ, máy đồng nhất hóa, máy khuấy tốc độ cao, máy siêu âm

 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ

Qúa trình kết tủa được tiến hành trong các điều kiện:

+ Không làm lạnh: nhiệt độ trên 20 o C + Làm lạnh: Nhiệt độ kiểm soát trong khoảng 15-20 o C, 10-15 o C, 5-10 o C, 0-5 o C

2.3.5 Đánh giá một số đặc tính của tiểu phân nano aspirin

2.3.5.1 Đánh giá trạng thái của nano aspirin bào chế được

- Phương pháp: Đánh giá trạng thái của bột nano aspirin bằng phương pháp đo nhiệt quét vi sai (DSC)

- Nguyên lý: Buồng mẫu gồm hai đĩa cân, một đĩa cân chuẩn không chứa mẫu và làm bằng vật liệu được chuẩn hóa thông tin nhiệt Đĩa cân còn lại chứa mẫu cần phân tích Đĩa được đặt trên hệ thống vi cân cho phép cân chính xác khối lượng mẫu, cùng với hệ thống cảm biên nhiệt độ đặt bên dưới đĩa cân cho phép xác định nhiệt độ của mẫu Cả hệ thống này được đặt trong buồng đốt mà tốc độ đốt nhiệt thường được thay đổi bằng các dòng khí thổi Từ các cảm biến đo đạc, dòng nhiệt thu tỏa từ mẫu sẽ được xác định như một hàm của nhiệt độ [46]:

Trong đó: H là enthalphi ẩn nhiệt, CP là nhiệt dung của mẫu, f(T,t) là một hàm của nhiệt độ và thời gian

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ phân tích nhiệt vi sai

- Tiến hành: các mẫu phân tích được nghiền mịn, cho vào đĩa nhôm có nắp, gia nhiệt liên tục để thu được các tín hiệu nhiệt, trong điều kiện: Nhiệt độ quét 30 –

300 o C, tốc độ gia nhiệt 10 o C/ phút Dựa vào phổ quét DSC để nhận xét, đánh giá

2.3.5.2 Đánh giá tốc độ hòa tan của nano aspirin

Tiến hành tương tự như mô tả ở mục 2.3.2

- Độ ẩm của mẫu được xác định bằng máy đo hàm ẩm MB45 Theo phụ lục 9.6, DĐVN V

- Tiến hành: cân 1 g bột nano aspirin bào chế được cho vào đĩa nhôm Dàn đều Đậy nắp máy Đo và ghi kết quả

2.3.5.4 Đánh giá KTTP, phân bố KTTP (PDI), thế zeta của bột nano aspirin bào chế được

- Phân tán bột nano aspirin bào chế được trong lượng nước thích hợp

- Sau đó đem đo KTTP, PDI và thế zeta trên thiết bị Horiba SZ 100

- Dựa vào thông số Z-Average và PI đo được đánh giá KTTP và độ phân bố của tiểu phân nano aspirin Z-Average (nm) càng nhỏ thì KTTP nano aspirin bào chế được càng nhỏ, thông số PI càng nhỏ thì nano aspirin bào chế có độ phân bố càng hẹp, nếu PI > 0,3 thì được xem là có khoảng phân bố rộng Thế zeta là chỉ tiêu xác định độ ổn định của hệ Thế zeta lớn là một tiên đoán về một hệ ổn định hơn

Phương pháp xử lý số liệu

- Sử dụng phần mềm Microsoft Office Excel 2013

- Độ lệch chuẩn tương đối: RSD = 𝑺

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Định lượng aspirin bằng phương pháp đo quang

 Xác định điểm hấp thụ cực đại

Tiến hành pha dung dịch aspirin mẫu chuẩn cú nồng độ 50 àg/ml , đem quột độ hấp thụ quang ở bước sóng từ 800 nm đến 200 nm Kết quả thu được biểu diễn như hình 3.1

Hình 3.1 Phổ quét độ hấp thụ quang của mẫu chuẩn dung dịch aspirin nồng độ

50 àg/ml với bước súng từ 800 nm đến 200 nm

Nhận xét: Dựa vào hình ảnh quang phổ hấp thụ của aspirin, lựa chọn bước sóng cực đại là λ max= 277 nm để tiến hành định lượng aspirin

Tiến hành pha cỏc mẫu thử với cỏc nồng độ: 50 àg/ml, 25 àg/ml, 20 àg/ml, 10 àg/ml, 5 àg/ml Cỏc mẫu thử được đem đo quang ở bước súng 277 nm Kết quả được thể hiện trong bảng 3.1 và hình 3.2

Bảng 3.1 Độ hấp thụ quang của aspirin theo nồng độ tại bước sóng 277 nm

Nồng độ (àg/ml) 50 25 20 10 5 Độ hấp thụ quang (Abs) 0,725 0,425 0,351 0,222 0,169

Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa mật độ quang và nồng độ aspirin

Nhận xét: Hệ số tương quan R 2 = 0,9992 (> 0,995), cho thấy trong khoảng nồng độ

5 – 50 àg/ml, cú sự tương quan tuyến tớnh chặt chẽ giữa mật độ quang và nồng độ aspirin Đường chuẩn được xây dựng có độ độ tuyến tính cao, đảm bảo để thực hiện phân tích định lượng aspirin

Phương trình đường chuẩn: y = 0,0125 x + 0,1041 Trong đú: y là mật độ quang (Abs), x là nồng độ aspirin (àg/ml).

Bào chế tiểu phân nano aspirin bằng phương pháp kết tủa dung môi

3.2.1 Khảo sát dung môi hòa tan dược chất Đối với việc bào chế tiểu phân nano bằng phương pháp kết tủa thì lựa chọn dung môi hòa tan dược chất là rất quan trọng Dung môi được lựa chọn phải hòa tan tốt dược chất, dễ loại bỏ, an toàn và kinh tế Trong nghiên cứu này, tiến hành khảo sát khả năng hòa tan của aspirin trong 3 dung môi: glycerin, propylen glycol, aceton

Các thí nghiệm được tiến hành như sau: Cân 0,5 g aspirin hòa tan trong 20 ml dung môi Phối hợp dung dịch trên vào 60 ml nước lạnh (0 – 5 o C), đồng thời khuấy từ ở tốc độ 1400 rpm Hỗn hợp thu được để yên tĩnh trong 1-2 phút, đem đo KTTP Dựa vào khả năng hòa tan, thông số KTTP và PDI để lựa chọn dung môi phù hợp nhất Kết quả thể hiện trong bảng 3.2 và hình 3.3

Bảng 3.2 KTTP, PDI nano aspirin khi sử dụng các dung môi

Dung môi Điều kiện hòa tan

PG 80 o C 956,5 ± 33,41 0,213 ± 0,084 Aceton Nhiệt độ thường 526,3 ± 30,15 0,197 ± 0,101

Hình 3.3 Kích thước và PDI của nano aspirin bào chế được khi sử dụng các dung môi khác nhau

Nhận xét: kết quả bảng 3.2 và hình 3.3 cho thấy aspirin tan tốt trong glycerin, acetone và tan kém hơn trong PG Tuy aceton hòa tan rất tốt aspirin ngay ở nhiệt độ thường nhưng do aceton dễ bay hơi dẫn đến mất lượng mẫu, hơn thế aceton còn có mùi khó chịu Do đó, với các ưu điểm như an toàn, hòa tan tốt DC, tiểu phân nano bào chế được có kích thước nhỏ, lựa chọn glycerin làm dung môi hòa tan aspirin để tiến hành cho các thực nghiệm sau

3.2.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ giữa dung môi hòa tan và môi trường kết tủa đến KTTP nano aspirin bào chế mẫu aspirin với nồng độ 25 mg/ml Tiến hành khảo sát với các điều kiện tỷ lệ Glycerin/ nước là: 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5

- Cân 0,5 g aspirin hòa tan trong 20 ml glycerin (dung dịch 1)

- Đong nước cất lạnh (0 - 5 o C) vào cốc có mỏ với thể tích thay đổi, lần lượt là: 20 ml, 40 ml, 60 ml, 80 ml, 100 ml

- Nhỏ từ từ dung dịch 1 vào dung dịch 2 Khuấy từ ở tốc độ 1400 rpm

- Sau khi phối hợp xong 2 dung dịch, tiếp tục khuấy từ thêm 5 phút

- Hỗn hợp thu được để yên tĩnh 1- 2 phút rồi đem đo KTTP

Dựa vào KTTP và PDI để đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ glycerin/nước đến kích thước của nano aspirin bào chế được Kết quả thể hiện ở bảng 3.3 và hình 3.4

Bảng 3.3 KTTP và PDI của nano aspirin bào chế với tỷ lệ glycerin/nước thay đổi

Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ glycerin/nước đến KTTP nano aspirin

Nhận xét: Dựa vào kết quả bảng 3.3 và hình 3.4, thấy rằng với tỷ lệ glycerin/nước là 1:3 thì KTTP và PDI của nano aspirin là nhỏ nhất, PDI nhỏ hơn 0,3 chứng tỏ mẫu nano bào chế có khoảng phân bố hẹp

Kết luận: Sử dụng tỷ lệ glycerin : nước = 1:3 để tiến hành cho các thực nghiệm sau

3.2.3 Ảnh hưởng của nồng độ dược chất đến KTTP nano aspirin bào chế mẫu aspirin tại các nồng độ khác nhau: 12,5 mg/ml, 15 mg/ml, 17,5 mg/ml, 20 mg/ml, 25 mg/ml, 30 mg/ml Kích thước tiểu phân bào chế được thể hiện ở bảng 3.4 và hình 3.5

Bảng 3.4 KTTP, PDI của các mẫu bào chế với các nồng độ aspirin khác nhau

Nồng độ aspirin (mg/ml)

Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ aspirin đến KTTP, PDI nano aspirin bào chế

Kết quả cho thấy, tại nồng độ 25 mg/ml mẫu aspirin bào chế được có KTTP đồng đều và nhỏ nhất Do vậy, sử dụng nồng độ aspirin là 25 mg/ml để tiến hành cho các thực nghiệm sau

3.2.4 Ảnh hưởng của thiết bị khuấy đến KTTP nano aspirin

Tiến hành bào chế mẫu nano aspirin: 0,5g aspirin hòa tan trong 20 ml glycerin Dung dịch này được phối hợp trực tiếp vào 60 ml nước lạnh (5 - 10 o C) Đồng thời trong quá trình kết tinh, tác động:

- Khuấy từ (Máy khuấy từ IKA –RCT basic, v = 1400 rpm)

- Đồng nhất hóa ( máy đồng nhất hóa Homogenizer, v = 2700 rpm)

- Máy khuấy tốc độ cao ( máy khuấy IKA RW200 digital, v = 1400 rpm) Sản phẩm thu được để yên tĩnh 1-3 phút rồi đem đo KTTP Kết quả được thể hiện trong bảng 3.5 và hình 3.6

Bảng 3.5 KTTP, PDI nano aspirin khi bào chế với các thiết bị khác nhau

Thiết bị khuấy KTTP (nm) PDI

Máy khuấy tốc độ cao

Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn KTTP, PDI của các mẫu nano aspirin bào chế với các thiết bị khác nhau

Nhận xét: Kết quả bảng 3.5 và hình 3.6 cho thấy sử dụng máy đồng nhất hóa đồng thời trong quá trình phối hợp dung môi vào môi trường kết tủa cho KTTP aspirin là nhỏ nhất Do đó, sử dụng máy đồng nhất hóa để tiến hành cho các thí nghiệm sau

3.2.5 Ảnh hưởng của tốc độ đồng nhất hóa đến KTTP nano aspirin

Tiến hành bào chế nano aspirin bằng phương pháp kết tủa kết hợp đồng nhất hóa tốc độ cao, với tốc độ đồng nhất hóa thay đổi để khảo sát ảnh hưởng của tốc độ đồng nhất hóa đến KTTP của mẫu bào chế Kết quả được thể hiện trong bảng 3.6, hình 3.7 dưới đây:

Bảng 3.6 Ảnh hưởng của tốc độ đồng nhất hóa đến KTTP nano aspirin

Tốc độ đồng nhất hóa (rpm)

Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tốc độ đồng nhất hóa đến

Kết quả cho thấy với tốc độ đồng nhất hóa là 2700 rpm, mẫu bào chế được có KTTP nhỏ nhất Do đó tốc độ đồng nhất hóa tối ưu để bào chế nano aspirin là

2700 vòng/phút, sử dụng tốc độ này cho các thí nghiệm sau

3.2.6 Ảnh hưởng của thời gian đồng nhất hóa sau kết tủa đến KTTP nano aspirin bào chế mẫu nano aspirin theo phương pháp trên, sử dụng máy đồng nhất hóa ở tốc độ 2700 rpm, khảo sát với các khoảng thời gian đồng nhất hóa sau khi phối hợp dung môi: 0 phút, 5 phút, 7 phút, 10 phút Kết quả được thể hiện trong bảng 3.7 và hình 3.8

Bảng 3.7 Ảnh hưởng của thời gian đồng nhất hóa sau quá trình kết tinh đến

Thời gian đồng nhất hóa sau kết tinh ( phút)

Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đồng nhất hóa sau kết tinh đến

Kết quả cho thấy tăng thời gian đồng nhất hóa sau qúa trình kết tinh không làm giảm KTTP Việc tăng KTTP nano aspirin khi tăng thời gian đồng nhất hóa có thể do các tiểu phân nano kết tập lại

Vậy nên, trong các thực nghiệm sau, tiến hành kết hợp đồng nhất hóa tốc độ

2700 rpm trong quá trình phối hợp dung dịch dược chất vào môi trường kết tủa, sau khi phối hợp xong mẫu được để yên tĩnh, đem đo KTTP

3.2.7 Ảnh hưởng của tác động siêu âm đến KTTP nano aspirin

Đánh giá một số đặc tính tiểu phân nano aspirin

3.3.1 Phân tích nhiệt vi sai DSC

Phân tích nhiệt vi sai của nguyên liệu và mẫu nano aspirin thu được kết quả sau:

Hình 3.11 Phổ phân tích nhiệt vi sai của nguyên liệu

Hình 3.12 Phổ phân tích nhiệt vi sai của mẫu nano aspirin

Từ kết quả thể hiện ở hình 3.12 và hình 3.13 cho thấy aspirin nguyên liệu có điểm chảy là 127,3 o C, còn điểm chảy của nano aspirin bào chế được là 124,9 o C Điểm chảy của nano aspirin giảm so với nguyên liệu không đáng kể, chứng tỏ quá trình bào chế không làm thay đổi trạng thái kết tinh của aspirin

3.3.2 Đánh giá tốc độ hòa tan của tiểu phân nano aspirin

Cân 0,4 g Aspirin nguyên liệu và 0,4 g bột nano aspirin bào chế được phân tán trong 900 ml môi trường hòa tan Tiến hành xác định tốc độ hòa tan bằng thiết bị đo độ hòa tan với các điều kiện ghi ở mục 2.3.2

Sau các khoảng thời gian 5 phút, 10 phút, 15 phút, 30 phút, 60 phút tiến hành hỳt 10 ml dịch, lọc dung dịch qua màng lọc cellulose acetate 0,45 àm Bự dịch: thêm 10 ml nước sau mỗi lần hút mẫu thử Pha loãng dịch thử 2 lần, sau đó đem đo độ hấp thụ quang ở bước sóng cực đại

Dựa vào độ hấp thụ quang, phương trình tuyến tính: y = 0,0125x + 0,0141 và các công thức trình bày ở mục 2.3.2, tính toán được phần trăm dược chất giải phóng sau các khoảng thời gian

Bảng 3.10 So sánh phần trăm hòa tan của nguyên liệu và mẫu nano aspirin bào chế sau các khoảng thời gian khác nhau

% hòa tan của nguyên liệu

% hòa tan của mẫu nano bào chế

Hình 3.13 Tốc độ hòa tan của aspirin nguyên liệu và nano aspirin bào chế được

Nhận xét: Aspirin sau khi được bào chế ở dạng nano tinh thể có tốc độ hòa tan cải thiện rõ rệt so với nguyên liệu ban đầu Tốc độ hòa tan của nano aspirin tăng gấp 2 -3 lần so với aspirin nguyên liệu

3.3.3 Độ ẩm Độ ẩm của mẫu nano aspirin bào chế được xác định theo phương pháp ghi ở mục 2.3.5.3 thu được kết quả độ ẩm trung bình là 2,09% Độ ẩm này đạt yêu cầu và cho phép mẫu bột bảo quản được trong thời gian lâu dài ở các điều kiện khác nhau

3.3.4 KTTP, DPI và thế zeta của mẫu bột nano aspirin bào chế được

Kết quả đo KTTP, PDI, thế zeta của mẫu bột nano aspirin sau bào chế được thể hiện trong bảng 3.11

Bảng 3.11 KTTP, PDI và thế zeta của bột nano aspirin bào chế (n=4)

KTTP (nm) PDI Thế zeta (mV)

Kết quả bảng 3.11 cho thấy bột nano aspirin sau khi bào chế có kích thước nhỏ, khoảng phân bố hẹp và độ ổn định cao

Bàn luận

3.4.1 Về phương pháp nghiên cứu

Trong nghiên cứu này, phương pháp kết tủa dung môi được lựa chọn để bào chế nano tinh thể aspirin Phương pháp này có nhiều ưu điểm như: đơn giản, dễ thực hiện, có thể triển khai quy mô lớn, không đòi hỏi các thiết bị phức tạp như các phương pháp “từ trên xuống”, việc tạo ra tiểu phân nano có thể tiến hành trong thời gian ngắn, dễ đạt được kích thước mong muốn [19, 15, 12].

Số lượng các nguyên liệu, hóa chất dùng trong nghiên cứu là không nhiều, dễ mua, đảm bảo an toàn và kinh tế Các thiết bị, dụng cụ sử dụng cũng rất phổ biến thông dụng

3.4.2 Về kết quả đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến KTTP nano aspirin

- Lựa chọn glycerin làm dung môi hòa tan aspirin là hợp lý Với những ưu điểm như an toàn, hòa tan tốt dược chất, dễ loại bỏ (lọc, rửa bằng nước cất), kinh tế

Nghiên cứu trước đây của Affonso A và Naik V R (1971) cũng đã sử dụng glycerin để hòa tan dược chất và bào chế thành công vi tinh thể aspirin

- Tỷ lệ glycerin : nước = 1:3 sử dụng bào chế được nano aspirin có KTTP và PDI nhỏ nhất Điều này có thể giải thích rằng nếu tỷ lệ giữa dung môi và môi trường kết tủa quá lớn (Tỷ lệ glycerin/ nước lớn), các tiểu phân nano phân tán không đều và dễ bị kết tụ lại với nhau, còn nếu tỷ lệ quá nhỏ, lượng dược chất không đủ để phân tán đều trong môi trường, PDI tăng, khoảng phân bố các tiểu phân nano rộng

- Tương tự như tỷ lệ giữa dung môi và môi trường kết tủa, nồng độ aspirin cũng không nên cao quá hoặc thấp quá Thông qua quá trình khảo sát thực nghiệm chọn được nồng độ phù hợp nhất để bào chế nano aspirin là 25 mg/ml

- Thiết bị khuấy cũng rất quan trọng trong việc bào chế nano tinh thể Việc kết hợp các phương pháp bào chế với sự hỗ trợ của các thiết bị hiện đại được xem là một giải pháp hữu hiệu và đã từng được ứng dụng thành công trong nhiều nghiên cứu trước đây Trong nghiên cứu này với các thiết bị và điều kiện khảo sát, lựa chọn được thiết bị phù hợp nhất để bào chế nano aspirin là máy đồng nhất hóa ở tốc độ

- Thời gian đồng nhất hóa sau khi thay đổi dung môi cũng được khảo sát Kết quả cho thấy, tăng thời gian đồng nhất hóa sau kết tinh không làm giảm KTTP nano

Copyright @ School of Medicine and Pharmacy, VNU aspirin, hơn thế nếu để thời gian lâu, các tiểu phân nano có thể kết tụ lại làm tăng kích thước, đặc biệt trong môi trường được kiểm soát ở nhiệt độ thấp

- Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến quá trình kết tinh Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng: nhiệt độ càng thấp thì quá trình kết tinh càng diễn ra nhanh và KTTP nhỏ hơn Trong nghiên cứu này, kết quả thực nghiệm chỉ ra rằng trong khoảng khảo sát

5 - 20 o C, nhiệt độ càng giảm thì KTTP của tiểu phân nano aspirin càng nhỏ Nhưng khi nhiệt độ xuống thấp hơn 5 o C thì KTTP lại tăng, điều này có thể giải thích là vì khi nhiệt độ càng thấp thì quá trình kết tinh càng nhanh, cùng với các điều kiện tiến hành khác, tinh thể nano aspirin bị kết tụ lại và tăng kích thước

3.4.3 Về đặc tính của tiểu phân nano aspirin bào chế được

- Nano aspirin bào chế được có KTTP nhỏ, có khoảng phân bố hẹp, độ ổn định cao Mẫu nano aspirin nhỏ nhất bào chế được có KTTP 203,6 nm, PDI 0,282, thế zeta = - 40,4 mV So sánh với nghiên cứu của Kristin M Hutchins, Alexei V Tivanski và Leonard R MacGillivray (2018) thì mẫu nano aspirin bào chế trong nghiên cứu này có KTTP lớn hơn một chút Có thể do kỹ thuật bào chế khác nhau, sử dụng các dung môi và môi trường kết tủa khác nhau, các máy móc thiết bị sử dụng và điều kiện được kiểm soát khác nhau dẫn đến KTTP của nano aspirin bào chế được cũng có KTTP khác nhau

- Nano aspirin bào chế được ở trạng thái tinh thể

- Tốc độ hòa tan trong nước của nano aspirin bào chế được tăng từ 2 – 3 lần so với nguyên liệu Đây được coi là đặc tính mới của nano aspirin, khẳng định việc ứng dụng công nghệ nano vào để bào chế nano tinh thể aspirin là có ý nghĩa và hữu ích

Tiêu đề	Nghiên Cứu Bào Chế Và Đánh Giá Một Số Đặc Tính Tiểu Phân Nano Aspirin
Tác giả	Vũ Văn Thưởng
Người hướng dẫn	PGS.TS Nguyễn Thanh Hải, ThS. Nguyễn Văn Khanh
Trường học	Đại học Quốc Gia Hà Nội
Chuyên ngành	Dược học
Thể loại	khóa luận tốt nghiệp
Năm xuất bản	2019
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	53
Dung lượng	1,46 MB