Ví dụ xây dựng quy trình SX

1.1 Ví dụ nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất thuốc 1.1.1 Lựa chọn thông số kỹ thuật quy trình phương pháp thiết kế thực nghiệm tối ưu Như nêu trên, số quy trình cơng nghệ đặc biệt cơng nghệ vi nang, cơng nghệ nano quy hoạch thực nghiệm tối ưu để lựa chọn thông số kỹ thuật đồng thời yếu tố thành phần hóa chất, dung mơi quy trình để xây dựng quy trình sản xuất a Quy trình chế tạo vi nang vitamin B12 Cơng trình nghiên cứu chế tạo vi nang vitamin B 12 để bào chế viên nén vitamin B1, B6, B12 tránh tương tác dược chất, đảm bảo độ ổn định thuốc Quy trình bào chế vi nang theo phương pháp tách pha đông tụ nêu sơ đồ hình 3.1 Đã quy hoạch thực nghiệm theo mơ hình tốn bậc dạng N = k để lựa chọn yếu tố kỹ thuật sau: Bước 1: Chọn yếu tố ảnh hưởng biến số đầu vào Xj khoảng biến đổi biến số Xj Độ giảm hàm lượng vitamin B12 sau thời gian lão hóa (Y) chọn làm thơng số tối ưu hóa Giá trị mức tâm khoảng biến đổi yếu tố định lượng lựa chọn theo thí nghiệm sơ Các giá trị trình bày bảng 3.1 Bảng 3.1 Giá trị khoảng biến đổi yếu tố định lượng (Giá trị tính cho viên) Các yếu tố Castor wax A (mg) Isopropanol (%) Tween 80 (mg) Tốc độ khuấy (vịng/phút) Kí hiệu X1 X2 X3 Mức tâm 0,025 Khoảng biến đổi 0,25 0,005 X4 600 200 Bước 2: Bố trí ma trận thí nghiệm Các thí nghiệm bố trí theo mơ hình bậc đầy đủ, dạng N = k Số thí nghiệm phải làm N = 24 = 16 Các tổ hợp cơng thức bào chế trình bày Bước 3: Làm thí nghiệm theo ma trận thực nghiệm Bào chế 16 mẫu bột vi nang với thơng số ma trận thí nghiệm (theo trình tự ngẫu nhiên để tránh sai số), sau bào chế 16 mẫu viên nén tương ứng Trong quy trình bào chế, yếu tố biến đổi ma trận, yếu tố cịn lại kiểm sốt, đảm bảo thực tất 16 mẫu nghiên cứu Nguyên phụ liệu Các giai đoạn bào chế Các tiêu cần kiểm tra Castor wax A n – hexan Isopropanol Hòa tan -Hòa tan Castor wax A -Nhiệt độ -Tốc độ, thời gian khuấy - Nhiệt độ 70oC - Khuấy 30 phút Vitamin B12 Phân tán DC vào hệ DM -Phân tán vitamin B12 thành tiểu phân mịn -Nhiệt độ -Tốc độ, thời gian khuấy - Nhiệt độ 70oC - Khuấy 30 phút Tách pha đông tụ (tạo vi nang) -Các vi nang phải mịn, đồng -Nhiệt độ -Tốc độ, thời gian khuấy -Nhiệt độ hạ từ từ 70oC – 40oC -Khuấy 30 phút Làm cứng vỏ Tinh bột Ethanol -Các vi nang phân tán mịn -Nhiệt độ -Tốc độ, thời gian khuấy -Nhiệt độ 40oC – 5o C -Khuấy 30 phút -Dịch lọc Lọc, rửa vi nang -Nhiệt độ -Nhiệt độ 5oC – 15oC Thu hồi dư phẩm Làm khô vi nang -Vi nang tơi xốp, hàm ẩm < 2% Bay dung môi, sấy nhẹ Hình 3.1 Quy trình bào chế vi nang vitamin B12 Ghi chú: Từ bước đến hết bước 3: khuấy liên tục với tốc độ theo mức lựa chọn X (vòng/phút) Bước 4, 5, giảm tốc độ khuấy 200 vòng/phút Một số tiêu 16 mẫu nghiên cứu khảo sát: - Tất 16 mẫu viên nghiên cứu đảm bảo độ đồng khối lượng độ rã đạt yêu - cầu Dược điển Do kích thước vi nang nhỏ phân tán bề mặt hạt nên mẫu viên khảo sát đạt yêu cầu độ đồng hàm lượng vitamin B12 Bước 4: Đánh giá lặp lại thí nghiệm Bước 5: Tính hệ số b phương trình hồi qui Bước 6: Đánh giá ý nghĩa hệ số phương trình hồi qui Bước 7: Đánh giá phù hợp phương trình hồi qui Nguyên tắc thực từ bước đến bước tương tự bước tương ứng nêu chế tạo hạt vitamin B12 tá dược hấp phụ mục 2.4.1 – b Bước 8: Tìm điều kiện tối ưu (Ymin) phương pháp Gradient Bảng 3.2 Quy hoạch thực nghiệm để tìm điều kiện tối ưu (Khối lượng tính cho viên nén) Các yếu tố Mức tâm Khoảng biến đổi λi Hệ số bj λi x b j Bước tiến Các thí nghiệm : 17 18 19 20 21 22 X4 X1 (mg) X2 (%) X3 (mg) Castor wax Isopropanol Tween 80 0,25 -0,48 -0,12 +0,12 -0,13 -0,39 +0,4 0,025 0,005 +0,09 +0,00045 -0,0005 Tốc độ khuấy 600 200 +0,24 +48 -50 1,12 1,24 1,36 1,48 1,60 1,72 5,4 5,8 6,2 6,6 7,0 7,4 0,0245 0,0240 0,0235 0,0230 0,0225 0,0220 550 500 450 400 350 300 (vòng/phút) Tiến hành bào chế mẫu viên (mẫu 17 đến mẫu 22), sau bảo quản điều kiện lão hóa Quy trình tương tự 16 viên ban đầu Độ hòa tan độ giảm hàm lượng vitamin B12 mẫu viên trình bày bảng 3.3 3.4 Bảng 3.3 Độ hòa tan vitamin B12 từ mẫu viên sau 45 phút Mẫu Độ hòa tan (%) 17 83,76 ± 0,59 18 80,10 ± 0,37 19 76,63 ± 0,54 20 75,96 ± 0,59 21 73,20 ± 0,76 22 71,77 ± 0,47 Bảng 3.4 Độ giảm HL vitamin B12 sau Mẫu 17 18 19 20 21 22 thời gian lão hóa Y (%) 3,45 2,81 2,23 1,82 2,34 3,56 mẫu viên thực nghiệm có độ hịa tan vitamin B 12 đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn chung Dược điển Sau lão hóa, mẫu viên số 20 có độ giảm hàm lượng vitamin B12 thấp Vậy công thức số 20 cơng thức tối ưu có thơng số tốc độ khuấy 400 vịng/phút Nghiên cứu nâng quy mơ thí nghiệm bào chế vi nang vitamin B12 Sử dụng công thức tối ưu vừa lựa chọn để bào chế vi nang vitamin B 12 quy mơ thí nghiệm cho mẻ nâng lên sau: Ký hiệu mẫu Khối lượng Vit.B12 (g) M1 M2 M3 N1 N2 N3 3 5 Thể tích dung môi (ml) (n-hexan + 6,6% isopropanol) 1500 1200 1500 (sử dụng dung môi lần 2) 2500 2500 2500 (sử dụng dung mơi lần 2) Trong q trình bào chế vi nang, sử dụng bình có dung tích 10 lít máy khuấy mô tơ điện công suất 60W, cánh khuấy dài 10 cm Mỗi phép thử lặp lại lần Kích thước vi nang hiệu suất tạo vi nang: kết thu trình bày bảng 3.5 Bảng 3.5 Thành phần phân đoạn theo kích thước hiệu suất tạo vi nang vitamin B12 Kích thước vi nang (µm) ≤ 15 15 – 30 30 – 45 45 – 60 > 60 Hiệu suất tạo Thành phần phân đoạn theo kích thước vi nang B12 (%) M20 M1 M2 M3 N1 N2 N3 5,1 15,7 26,3 27,2 25,7 83,25 6,5 16,8 24,2 25,7 26,8 84,16 4,1 13,7 26,8 27,9 27,5 75,17 6,3 15,8 25,9 25,7 26,3 77,58 5,3 19,7 23,8 24,6 26,6 83,92 7,1 11,5 25,7 28,5 28,5 77,05 4,0 13,6 23,4 27,0 32,0 75,31 vi nang (%) (M20 mẫu vi nang bào chế theo công thức tối ưu số 20 phần trên) Kết cho thấy: Khi nâng quy mô bào chế vi nang cho nghìn viên (dùng máy khuấy từ) lên qui mơ nghìn viên 10 nghìn viên (dùng máy cánh khuấy), hiệu suất tạo vi nang không thay đổi Khi giảm lượng dung môi sử dụng lại dung môi (lần 2), hiệu suất tạo vi nang giảm đáng kể Nhìn chung tất mẫu, kích thước vi nang tạo thành không khác nhiều Nghiên cứu độ ổn định vitamin B12 viên 3B bào chế từ vi nang Các mẫu viên 3B tương ứng với mẫu vi nang bào chế quy mô nâng cao Thực quy trình bào chế điều kiện theo dõi độ ổn định mẫu viên Độ giảm hàm lượng vitamin B12 mẫu viên sau lão hóa tương đương nhau, cho thấy bào chế vi nang vitamin B12 quy mô nâng cao 1.1.2 Lựa chọn thông số kỹ thuật quy trình phương pháp thường quy a Quy trình bào chế nang cứng Itraconazol Cơng trình khoa học chế tạo hệ phân tán rắn để làm tăng độ hòa tan itraconazol Đã chọn phương pháp phun sấy tạo hệ phân tán khơ tơi có độ hịa tan tốt phương pháp dung mơi Đã lựa chọn thông số kỹ thuật thiết bị tầng sối theo cách thường quy đưa mức thơng số (mức trên, mức giữa, mức dưới) từ tiến hành thực nghiệm lựa chọn thông số dựa đánh giá ảnh hưởng thông số đến hiệu suất tính chất pellet itraconazol thu Các pellet đóng nang cứng để giá độ hịa tan giải phóng dược chất so với viên đối chiếu Sporal ® 100 mg nhà sản xuất Jansen – Cilag (Thái Lan) - Nghiên cứu lựa chọn thông số thiết bị bao tầng sôi Tiến hành bồi mẻ 200 g pellet trơ (nhân đường Φ 850 – 1000 µm) cố định cơng thức dịch bồi sau (CT1): Itraconazol HPMC E6 Ethanol 96% Dicloromethan Thay đổi thông số sau: + Áp suất khí phun (P) + Tốc độ gió (so với cơng suất tối đa) + Nhiệt độ khí vào + Nhiệt độ khí + Tốc độ phun dịch Pellet - HPTR itraconazol bào chế 100,0 g 150,0 g 1150,0 g 1725,0 g : từ đến 3,5 bar : từ 70% đến 90% : từ 45oC đến 60oC : từ 38oC đến 50oC : từ đến ml/phút theo phương pháp bồi dung dịch dược chất – chất mang lên pellet trơ với thông số bồi khác cố định thông số áp suất giũ đường kính vịi phun Hiệu suất tính chất mẫu pellet – HPTR thí nghiệm (mẫu TN) trình bày bảng 3.9 cho thấy: Bảng 3.9 Hiệu suất tính chất pellet với thơng số bồi khác Áp Mẫu suất TN phun TSB1 TSB2 TSB4 TSB5 TSB6 TSB10 (bar) 1 2 Tốc Nhiệt độ Tốc độ Hiệu độ gió khí vào phun suất (H (%) (oC) (ml/phút) %) 70 80 80 80 80 80 45 45 45 50 55 55 3 3 52,5 54,1 52,7 55,3 77,8 84,2 Tính chất pellet Bị dính Bị dính Bị dính Bị dính Pellet cầu, trơn, bóng Pellet cầu, trơn, bóng TSB11 TSB12 TSB14 TSB15 TSB16 3 3,4 3,4 3,4 80 85 85 85 90 55 55 55 55 55 6 7 51,9 53,0 88,6 52,0 53,2 TSB17 3,4 85 60 51,2 Dính pellet Dính pellet Pellet cầu, trơn, bóng Dính pellet Pellet bị vỡ Có bụi bám vào thành thiết bị pellet Với mẫu TSB1, nhiệt độ đàu vào 45 oC, thông số bồi cịn lại mức thấp nhất: áp suất khí phun bar, tốc độ gió 70%, tốc độ phun ml/phút, trình bồi cho hiệu suất thấp dính pellet Ngun nhân áp suất khí phun tốc độ gió thấp nên dịch phun dính vịi phun nhiệt độ q thấp không đủ để bay dung môi, pellet rơi xuống cịn ướt nên dính với pellet khác Lần lượt tăng giá trị thông số để khắc phục tượng dính pellet Khi tăng tốc độ gió lên 80%, giữ ngun thơng số cịn lại (mẫu TSB2) cịn tượng dính pellet Tăng áp suất phun lên bar giữ nguyên nhiệt độ tốc độ phun (TSB4) trình bồi dính Tiếp tục tăng nhiệt độ lên 50 oC (TSB5) 55oC (TSB6), kết cho thấy với mẫu TSB6: áp suất khí phun bar, tốc độ gió 80%, nhiệt độ 55 oC, tốc độ phun ml/phút tạo pellet cầu, trơn, bóng, hiệu suất tăng lên 77,8% Từ chọn thơng số kỹ thuật thích hợp cho giai đoạn bao tầng sơi nêu bảng 3.10 Áp suất Thông số phun (bar) Giai đoạn (10% lượng dịch phun) Giai đoạn (20% lượng dịch phun) Giai đoạn (phần dịch phun lại) - Tốc độ gió (%) Nhiệt độ khí vào (oC) Tốc độ Áp suất phun giũ (ml/phút) (bar) ĐK vòi phun (mm) 80 55 1,2 80 55 1,2 3,4 85 55 1,2 Nghiên cứu lựa chọn kích thước nhân đường tỷ lệ dược chất – chất mang + Nghiên cứu ảnh hưởng kích thước nhân đường Tiếp tục sử dụng công thức bồi trên, với loại nhân đường có Φ 850 – 1000 µm (CT1) 710 – 850 µm (CT2) với qui mơ 200 g/mẻ Các thơng số bồi sử dụng trình bày bảng 3.11 Kết thử độ hòa tan thu (bảng 3.12) cho thấy, khối lượng itraconazol, HPMC E6 pellet trơ, đường kính nhân đường có ảnh hưởng đến độ tan tốc độ tan itraconazol từ pellet dược chất, đặc biệt trng 45 phút đầu Khi sử dụng loại nhân đường có kích thước bé hơn, tốc độ mức độ hòa tan itraconazol từ pellet cao so với nhân đường có kích thước lớn Kết nhân đường có Φ bé tạo diện tích bề mặt hịa tan lớn dẫn đến tốc độ hòa tan cao Do vậy, nhân đường có Φ = 710 – 850 µm lựa chọn cho nghiên cứu Bảng 3.11 Độ tan itraconazol từ pellet chứa nhân đường có kích thước khác Thời gian (phút) Tỉ lệ phần trăm itraconazol hòa tan (n=3) CT1 (Φ 850 – 1000 µm) CT2 (Φ 710 – 850 µm) 13,5 ± 1,2 15,8 ± 0,2 27,7 ± 1,9 35,2 ± 2,2 63,7 ± 2,1 73,2 ± 1,1 75,5 ± 2,9 82,4 ± 1,7 85,4 ± 3,7 86,1 ± 1,5 15 30 45 60 90 + Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ itraconazol : HPMC Tiến hành bào chế mẻ 200 g pellet trơ ( nhân đường Φ = 710 – 850 µm) với cơng thức có tỉ lệ itraconazol HPMC khác (tỉ lệ khối lượng chất rắn itraconazol HPMC E6 so với tổng khối lượng dịch phun giữ nguyên 8% tất cơng thức) trình bày bảng 3.12 Bảng 3.12 Công thức bào chế pellet itraconazol với tỉ lệ itraconazol : HPMC khác CT2 Thành phần (g) Công thức CT3 CT4 (tỉ lệ : 0,5) (tỉ lệ : 1) (tỉ lệ : 1,5) Nhân đường 200 200 200 Itraconazol 100 100 100 HPMC E6 50 100 150 Ethanol 96% 690 920 1150 Dicloromethan 1035 1380 1725 Đánh giá độ hòa tan itraconazol từ mẫu pellet thu Kết trình bày bảng 3.13 hình 3.3 cho thấy: Tỉ lệ itraconazol HPMC ảnh hưởng đến độ tan dược chất từ pellet Khi tăng tỉ lệ HPMC E6 từ 0,5 đến 1,5 (so với itraconazol) độ tan tốc độ tan itraconazol từ hệ phân tán rắn tăng lên Trong đó, pellet CT4 (hệ itraconazol : HPMC E6 tỷ lệ : 1,5) có độ hịa tan tốt nhất, thấp so với viên đối chiếu (đạt 73,2% so với 84,3% pellet Sporal ® sau 45 phút) Bảng 3.13 Độ hịa tan itraconazol từ pellet có tỷ lệ itraconazol : HPMC E6 khác Thời gian (phút) 15 30 45 60 Tỷ lệ phần trăm itraconazol hòa tan (n = 3) CT3 CT4 Sporal (tỷ lệ 1:0,5) (tỷ lệ 1:1) (tỷ lệ 1:1,5) 6,1 ± 0,6 12,4 ± 0,6 15,8 ± 0,2 30,6 ± 1,8 9,9 ± 0,5 22,8 ± 1,2 35,2 ± 2,2 71,1 ± 2,1 17,8 ± 0,4 30,2 ± 1,9 73,2 ± 1,1 84,3 ± 1,8 19,0 ± 0,5 34,4 ± 1,9 82,4 ± 1,7 85,4 ± 2,8 CT2 90 20,2 ± 0,5 37,0 ± 1,2 86,1 ± 1,5 88,6 ± 3,6 Hình 3.3 Đồ thị hịa tan itraconazol từ pellet có tỷ lệ itraconazol : HPMC khác + Nghiên cứu ảnh hưởng chất diện hoạt Chất diện hoạt thêm vào thành phần pellet làm tăng tính thấm tiểu phân dược chất (đặc biệt dược chất sơ nước itraconazol) với mơi trường hịa tan, làm tăng tốc độ giải phóng hịa tan dược chát từ pellet Pellet – hệ phân tán rắn CT4 khảo sát trên, có cải thiện đáng kể độ tan tốc độ tan itraconazol thấp so với pellet Sporal ® (viên đối chiếu) Do vậy, Tween 80 (một chất diện hoạt thường sử dụng) lựa chọn thêm vào công thức với tỷ lệ 4, 6, 8% để nghiên cứu lựa chọn Kết nêu bảng 3.14 Bảng 3.14 Công thức bào chế pellet itraconazol có tỷ lệ Tween 80 khác Thành phần (g) CT6 Công thức CT7 CT8 (4% Tween 80) (6% Tween 80) (8% Tween 80) Nhân đường 200 200 200 Itraconazol 100 100 100 HPMC E6 150 150 150 Tween 80 Ethanol 96% 1150 1150 1150 Dicloromethan 1725 1725 1725 Khảo sát độ hòa tan itraconazol từ pellet có chất diện hoạt Tween 80 Kết độ hịa tan dược chất từ cơng thức CT7 CT8 khác không đáng kể Đã lựa chọn CT7, tiến hành mẻ thực nghiệm để kiểm tra độ tin cậy quy trình Bảng 3.15 Độ hịa tan itraconazol từ pellet mẻ khác Thời gian Tỷ lệ itraconazol hòa tan từ pellet (n=3) CT7 CT7 CT7 Sporal (phút) 10 15 20 25 30 35 45 60 90 mẻ 10,5 ± 0,5 18,6 ± 0,3 27,0 ± 2,1 39,2 ± 2,3 56,8 ± 0,7 69,3 ± 1,3 76,8 ± 4,4 82,7 ± 4,7 83,6 ± 2,3 86,4 ± 2,3 mẻ 9,8 ± 1,1 16,3 ± 1,1 27,1 ± 1,7 38,8 ± 3,1 49,3 ± 4,6 66,3 ± 3,2 73,9 ± 4,8 80,8 ± 4,8 86,2 ± 3,0 85,9 ± 3,6 mẻ 11,2 ± 0,7 19,3 ± 1,2 19,8 ± 2,5 40,7 ± 3,9 54,9 ± 4,3 65,4 ± 2,2 75,3 ± 3,8 80,2 ± 2,3 83,2 ± 1,6 85,7 ± 2,1 8,6 ±1,6 17,4 ± 1,4 30,6 ± 1,8 42,8 ± 3,7 56,6 ± 3,5 71,1 ± 2,1 78,9 ± 0,7 84,3 ± 1,8 85,4 ± 2,8 88,6 ± 3,6 Kết bảng 3.15 biểu diễn đồ thị hình 3.4 Hình 3.4 Đồ thị hịa tan itraconazol từ mẻ pellet CT7 Độ hòa tan tốc độ tan itraconazol từ pellet mẻ khác khơng nhiều, có hệ số tương đồng f2 > 50 (so với viên Sporal) Điều cho thấy, quy trình bào chế đảm bảo tính lặp lại Vì vậy, sử dụng quy trình với thơng số kỹ thuật để bào chế pellet itraconazol đồng mẻ với  ... vitamin B12 quy mô nâng cao 1.1.2 Lựa chọn thông số kỹ thuật quy trình phương pháp thường quy a Quy trình bào chế nang cứng Itraconazol Cơng trình khoa học chế tạo hệ phân tán rắn để làm tăng độ hòa... nhiều, có hệ số tương đồng f2 > 50 (so với viên Sporal) Điều cho thấy, quy trình bào chế đảm bảo tính lặp lại Vì vậy, sử dụng quy trình với thông số kỹ thuật để bào chế pellet itraconazol đồng mẻ... (n-hexan + 6,6% isopropanol) 1500 1200 1500 (sử dụng dung môi lần 2) 2500 2500 2500 (sử dụng dung mơi lần 2) Trong q trình bào chế vi nang, sử dụng bình có dung tích 10 lít máy khuấy mơ tơ điện