(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu bào chế vi bọt vỏ phospholipid min

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI BÙI THỊ VÂN NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ VI BỌT VỎ PHOSPHOLIPID LUẬN VĂN THẠC SĨ DƢỢC HỌC HÀ NỘI, 2016 Luan van thac si BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI BÙI THỊ VÂN NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ VI BỌT VỎ PHOSPHOLIPID LUẬN VĂN THẠC SĨ DƢỢC HỌC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ DƯỢC PHẨM VÀ BÀO CHẾ MÃ SỐ: 60.72.04.02 Người hướng dẫn khoa học: 1.TS Nguyễn Phúc Nghĩa 2.PGS.TS Nguyễn Ngọc Chiến HÀ NỘI, 2016 Luan van thac si LỜI CẢM ƠN Có lẽ cảm thấy tự hào vinh dự sinh viên, học viên trường Đại học Dược Hà Nội – trường đầu ngành với bề dày truyền thống giảng dạy, nghiên cứu khoa học Cịn riêng tơi ln cảm thấy thật may mắn học tập rèn luyện dạy bảo tận tình, tràn đầy tâm huyết thầy cô trường Và may mắn tơi học trị thầy giáo PGS.TS Nguyễn Ngọc Chiến thầy giáo TS Nguyễn Phúc Nghĩa Hai người thầy truyền dạy nhiều kiến thức đồng thời ln nhiệt tình hướng dẫn hết lịng bảo tơi q trình học tập thực luận văn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành lời cảm ơn sâu sắc tới hai thầy Đồng thời, xin gửi lời cảm ơn tới cô giáo PGS.TS Phạm Thị Minh Huệ hỗ trợ ngun liệu, hóa chất cho luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô, anh chị cán Viện Công nghệ Dược phẩm Quốc gia, môn Công nghiệp Dược, môn Bào chế mơn Hóa lý nhiệt tình giúp đỡ, động viên tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Xin cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường thầy cơ, anh chị phịng sau đại học quan tâm giúp đỡ trình học tập nghiên cứu Cuối cùng, xin cảm ơn người thân gia đình, bạn bè em sinh viên bên giúp đỡ, động viên ủng hộ tơi hồn thành luận văn Hà Nội, ngày 30 tháng 03 năm 2016 Luan van thac si MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Đ T VẤN ĐỀ Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Cấu tạo vi ọt 1.1.1 Lõi khí 1.1.2 Vỏ 1.2 Phƣơng pháp chế 1.2.1 Phương pháp siêu âm 1.2.2 Bay dung môi 1.2.3 Khuấy tốc độ cao 1.2.4 Đẩy qua màng 1.2.5 Phun sấy kiểm soát điện trường 1.2.6 Phun điện đồng trục (CEHDA) 1.2.7 Hệ vi dẫn (Microfluidic) 1.3 Ứng dụng vi bọt 10 1.3.1 Tác nhân tương phản siêu âm 10 1.3.2 Tác nhân phân phối thuốc gen 12 1.4 Sự tồn vi bọt thể 13 1.4.1 Sự hòa tan vi bọt máu 13 1.4.2 Dược động học vi bọt 16 1.5 Một số chế phẩm thị trƣờng liều dùng vi bọt 17 Luan van thac si 1.6 Một số phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng vi bọt 19 1.7 Một số nghiên cứu vi bọt vỏ lipid giới 20 Chƣơng NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1 Nguyên vật liệu thiết bị 24 2.1.1 Nguyên vật liệu 24 2.1.2 Thiết bị 25 2.2 Nội dung nghiên cứu 25 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 25 2.3.1 Phương pháp bào chế vi bọt 25 2.3.2 Phương pháp thu vi bọt hoảng ch thư c th ch hợp 27 2.3.3 Phương pháp đánh giá số đ c t nh dịch tạo bọt vi bọt 27 2.3.4 Phương pháp xử lý hình ảnh phần mềm Image J 29 3.1 hảo sát phƣơng pháp chế vi bọt phospholipid 30 3.1.1 Khảo sát phương pháp chuẩn bị dịch tạo bọt 30 3.1.2 Khảo sát thông số thiết bị ảnh hư ng t i trình tạo bọt chất lượng bọt tạo thành 39 3.2 Khảo sát khả tạo bọt số chất phospholipid 43 3.2.1 Khảo sát khả tạo bọt chất diện hoạt polyme thân nư c 43 3.2.2 Khảo sát tạo bọt phospholipid 44 3.2.3 Khảo sát nồng độ phospholipid 46 3.2.5 Khảo sát ết hợp hai phospholipid 48 3.3 Khảo sát số yếu tố ảnh hƣởng tới độ bền bọt sau tạo thành 49 3.3.1 Khảo sát ảnh hư ng dung dịch pha loãng dịch bọt ảnh hư ng pH hệ đệm 49 Luan van thac si 3.3.2 Khảo sát độ ổn định vi bọt khoảng ch thư c 1-4 µm 51 3.4 Xác định sức căng ề mặt số dịch tạo bọt 52 Chƣơng BÀN LUẬN 53 4.1 Về trình chuẩn bị dịch tạo bọt 53 4.2 Về thơng số q trình tạo bọt 54 4.3 Về thành phần cấu tạo vỏ vi bọt 55 4.4 Các yếu tố ảnh hƣởng tới độ bền bọt sau tạo thành 59 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Luan van thac si DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ADN Axit Deoxyribo Nucleic CEHDA Phun điện đồng trục DCP Dicetyl phosphat DMPC Dimyristoylphosphatidylcholin DPPA 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphat DPPC 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholin DPPE 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphoethanol-amin DSPC Distearoylphosphatidylcholin DSPE-PEG 2000 DSPG FDA HEPES HSPC 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N[(polyethylene glycol)-2000] 1,2-Distrearoyl-sn-glycero-3-phospho-rac-glycerol Cục quản lý Thực phẩm Dược phẩm Hoa Kỳ (Food and Drug Administration) Acid 2-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]ethansulfonic Phosphatidylcholin đậu nành hydrogen hóa (Hydrogenated soy bean phosphatidylcholin) PA Acid palmatic PC Phosphocholin PE Phosphoethanolamin PEG Poly (ethylene glycol) PEG 400 Poly (ethylene glycol) 400 PEG 40S Poly (ethylene glycol) 40 stearat PEG 6000 Poly (ethylene glycol) 6000 PET Hình ảnh chụp positron cắt lớp PFB Pefluorocarbon RES Hệ thống lưới nội mô Luan van thac si SEM TEM Tm Kính hiển vi điện tử quét (Scanning electron microscopy) Hiển vi điện từ truyền qua (Transmission electron microscopy) Nhiệt độ chuyển pha (Phase transition temperature) Luan van thac si DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU STT Tên bảng Trang Bảng 1.1 Một số chế phẩm thị trường 18 Bảng 1.2 iều dùng số chế phẩm thị trường 19 Bảng 1.3 Một số tiêu phương pháp, thiết bị đánh giá vi bọt 19 Bảng 2.1 Hóa chất nguyên liệu sử dụng 24 Bảng 2.2 Các thiết bị sử dụng 25 10 Bảng 3.1 Kết khảo sát ảnh hưởng phương pháp phân tán phospholipid nước Bảng 3.2 Kết khảo sát ảnh hưởng thời điểm thêm chất diện hoạt Bảng 3.3 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian siêu âm phân tán Bảng 3.4 Kết so sánh với phương pháp tạo màng phim Bảng 3.5 Kết ảnh hưởng nhiệt độ dịch tạo bọt tới số tiêu chất lượng bọt tạo thành 31 32 34 35 37 11 Bảng 3.6 Kết khảo sát ảnh hưởng phương pháp làm nguội dịch sau tạo bọt 38 12 Bảng 3.7 Kết khảo sát công suất siêu âm tạo bọt 39 13 14 Bảng 3.8 Kết khảo sát ảnh hưởng nhịp phát xung siêu âm Bảng 3.9 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian siêu âm tạo bọt Luan van thac si 41 42 15 Bảng 3.10 Kết khảo sát khả tạo bọt số chất diện hoạt polyme thân nước 44 16 Bảng 3.11 Kết tạo bọt từ HSPC DSPG 45 17 Bảng 3.12 Kết khảo sát nồng độ phospholipid HSPC 46 Bảng 3.13 Kết khảo sát khả tạo bọt HSPC với 18 Tween 80, PEG 400, PEG 6000 Triton X100 ( nồng 47 độ 0,1; 0,5 mg/ml) 19 20 21 22 23 24 Bảng 3.14 Kết khảo sát khả tạo bọt HSPC với Poloxamer 188 Bảng 3.15 Kết khảo sát khả tạo bọt HSPC với Poloxamer 407 Bảng 3.16 Kết khảo sát khả tạo bọt kết hợp hai phospholipid HSPC DSPG Bảng 3.17 Kết khảo sát ảnh hưởng dung dịch pha loãng dịch sau tạo bọt Bảng 3.18 Kết khảo sát ảnh hưởng đệm citrat với pH khác tới dịch sau tạo bọt Bảng 3.19 Sức căng bề mặt số dịch tạo bọt Luan van thac si 47 48 48 50 51 52 17 Dayton P.A.,Rychak J.J (2006), "Molecular ultrasound imaging using microbubble contrast agents", Frontiers in bioscience: a journal and virtual library, 12, pp 5124-5142 18 Epstein c.e.P.,Plesset M.S (1950), "On the Stability of Gas Bubbles in Liquid‐Gas Solutions", The Journal of Chemical Physics, 18(11), pp 1505-1509 19 Farook U., Stride E.,Edirisinghe M (2009), "Preparation of suspensions of phospholipid-coated microbubbles by coaxial electrohydrodynamic atomization", Journal of The Royal Society Interface, 6(32), pp 271277 20 Feinstein S.B., Shah P.M., Bing R.J., et al (1984), "Microbubble dynamics visualized in the intact capillary circulation", Journal of the American College of Cardiology, 4(3), pp 595-600 21 Feshitan J.A., Chen C.C., Kwan J.J., et al (2009), "Microbubble size isolation by differential centrifugation", Journal of colloid and interface science, 329(2), pp 316-324 22 Feshitan J.A., Vlachos F., Sirsi S.R., et al (2012), "Theranostic Gd (III)lipid microbubbles for MRI-guided focused ultrasound surgery", Biomaterials, 33(1), pp 247-255 23 Gaines G.L (1966), Insoluble monolayers at liquid-gas interfaces, Interscience Publishers, New York 24 Goldsmith H.,Mason S (1961), "Axial migration of particles in Poiseuille flow", Nature, 190, pp 1095-1096 25 Grinstaff M.W.,Suslick K.S (1991), "Air-filled proteinaceous microbubbles: synthesis of an echo-contrast agent", Proceedings of the National Academy of Sciences, 88(17), pp 7708-7710 26 Israelachvili J.N (2011), Intermolecular and surface forces: revised third edition, Academic press Luan van thac si 27 Jayasinghe S.,Edirisinghe M (2004), "Electrostatic atomisation of a ceramic suspension", Journal of the European Ceramic Society, 24(8), pp 2203-2213 28 Jiang B., Gao C.,Shen J (2006), "Polylactide hollow spheres fabricated by interfacial polymerization in an oil-in-water emulsion system", Colloid and Polymer Science, 284(5), pp 513-519 29 Joscelyne S.M.,Trägårdh G (2000), "Membrane emulsification—a literature review", Journal of Membrane Science, 169(1), pp 107-117 30 Kawakatsu T., Trägårdh G., Trägårdh C., et al (2001), "The effect of the hydrophobicity of microchannels and components in water and oil phases on droplet formation in microchannel water-in-oil emulsification", Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 179(1), pp 29-37 31 Keller M.W., Segal S.S., Kaul S., et al (1989), "The behavior of sonicated albumin microbubbles within the microcirculation: a basis for their use during myocardial contrast echocardiography", Circulation research, 65(2), pp 458-467 32 Killam A.L., Mehlhaff P.M., Zavorskas P.A., et al (1999), "Tissue Distribution of125 l-LabeIed Albumin in Rats, and Whole Blood and Exhaled Elimination Kinetics of Octafluoropropane in Anesthetized Canines, Following Intravenous Administration of Optison®(FS069)", International journal of toxicology, 18(1), pp 49-63 33 Kim D.H., Costello M.J., Duncan P.B., et al (2003), "Mechanical properties and microstructure of polycrystalline phospholipid monolayer shells: Novel solid microparticles", Langmuir, 19(20), pp 8455-8466 34 Klibanov A.L (1999), "Targeted delivery of gas-filled microspheres, contrast agents for ultrasound imaging", Advanced drug delivery reviews, 37(1), pp 139-157 Luan van thac si 35 Kono Y., Pinnell S.P., Sirlin C.B., et al (2004), "Carotid Arteries: Contrast-enhanced US Angiography—Preliminary Clinical Experience 1", Radiology, 230(2), pp 561-568 36 Korpanty G., Grayburn P.A., Shohet R.V., et al (2005), "Targeting vascular endothelium with avidin microbubbles", Ultrasound in medicine & biology, 31(9), pp 1279-1283 37 Krupka T.M., Solorio L., Wilson R.E., et al (2009), "Formulation and characterization of echogenic lipid− pluronic nanobubbles", Molecular pharmaceutics, 7(1), pp 49-59 38 Kukizaki M.,Goto M (2006), "Size control of nanobubbles generated from Shirasu-porous-glass (SPG) membranes", Journal of membrane science, 281(1), pp 386-396 39 Kukizaki M.,Goto M (2007), "Spontaneous formation behavior of uniform-sized microbubbles from Shirasu porous glass (SPG) membranes in the absence of water-phase flow", Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 296(1), pp 174-181 40 Kheirolomoom A., Dayton P.A., Lum A.F., et al (2007), "Acousticallyactive microbubbles conjugated to liposomes: characterization of a proposed drug delivery vehicle", Journal of Controlled Release, 118(3), pp 275-284 41 Lee S., Kim D.H.,Needham D (2001), "Equilibrium and dynamic interfacial tension measurements at microscopic interfaces using a micropipet technique Dynamics of phospholipid monolayer formation and equilibrium tensions at the water-air interface", Langmuir, 17(18), pp 5544-5550 42 Lentacker I., De Geest B.G., Vandenbroucke R.E., et al (2006), "Ultrasound-responsive polymer-coated microbubbles that bind and protect DNA", Langmuir, 22(17), pp 7273-7278 Luan van thac si 43 Li M., Retter U.,Lipkowski J (2005), "Kinetic studies of spreading DMPC vesicles at the air-solution interface using film pressure measurements", Langmuir, 21(10), pp 4356-4361 44 Lindner J.R (2004), "Microbubbles in medical imaging: current applications and future directions", Nature Reviews Drug Discovery, 3(6), pp 527-533 45 Lindner J.R.,Kaul S (2001), "Delivery of drugs with ultrasound", Echocardiography, 18(4), pp 329-337 46 Lindner J.R., Song J., Jayaweera A.R., et al (2002), "Microvascular rheology of Definity microbubbles after intra-arterial and intravenous administration", Journal of the American Society of Echocardiography, 15(5), pp 396-403 47 McCulloch M., Gresser C., Moos S., et al (2000), "Ultrasound contrast physics: a series on contrast echocardiography, article 3", Journal of the American Society of Echocardiography, 13(10), pp 959-967 48 Nyborg WL (2001), "Biological effects of ultrasound: development of safety guidelines Part II: general review.", Ultrasound in Medicine and Biology, 27(3), pp 301–333 49 Ophir J.,Parker K.J (1989), "Contrast agents in diagnostic ultrasound", Ultrasound in medicine & biology, 15(4), pp 319-333 50 Quaia E (2005), "Classification and safety of microbubble-based contrast agents", Contrast Media in Ultrasonography, Springer, tr 3-14 51 Ramachandran A.,Leal G (2010), "A scaling theory for the hydrodynamic interaction between a pair of vesicles or capsules", Physics of Fluids (1994-present), 22(9), pp 091702 52 Rossi S., Waton G.,Krafft M.P (2009), "Phospholipid-coated gas bubble engineering: Key parameters for size and stability control, as determined by an acoustical method", Langmuir, 26(3), pp 1649-1655 Luan van thac si 53 Schumann P.A., Christiansen J.P., Quigley R.M., et al (2002), "Targeted-microbubble binding selectively to GPIIb IIIa receptors of platelet thrombi", Investigative radiology, 37(11), pp 587-593 54 Schutt E.G., Klein D.H., Mattrey R.M., et al (2003), "Injectable microbubbles as contrast agents for diagnostic ultrasound imaging: the key role of perfluorochemicals", Angewandte Chemie International Edition, 42(28), pp 3218-3235 55 Singhal S., Moser C.,Wheatley M (1993), "Surfactant-stabilized microbubbles as ultrasound contrast agents: stability study of Span 60 and Tween 80 mixtures using a Langmuir trough", Langmuir, 9(9), pp 2426-2429 56 Sirlin C.B., Lee Y.Z., Girard M.S., et al (2001), "Contrast-enhanced Bmode US angiography in the assessment of experimental in vivo and in vitro atherosclerotic disease", Academic radiology, 8(2), pp 162-172 57 Sirsi S.,Borden M (2009), "Microbubble compositions, properties and biomedical applications", Bubble Science, Engineering & Technology, 1(1-2), pp 3-17 58 Suslick K.S., Didenko Y., Fang M.M., et al (1999), "Acoustic cavitation and its chemical consequences", Philosophical Transactions of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 357(1751), pp 335-353 59 Swanson E.J., Mohan V., Kheir J., et al (2010), "Phospholipid-stabilized microbubble foam for injectable oxygen delivery", Langmuir, 26(20), pp 15726-15729 60 Szíjjártó C., Rossi S., Waton G., et al (2012), "Effects of perfluorocarbon gases on the size and stability characteristics of phospholipid-coated microbubbles: osmotic effect versus interfacial film stabilization", Langmuir, 28(2), pp 1182-1189 Luan van thac si 61 Unger E.C., Porter T., Culp W., et al (2004), "Therapeutic applications of lipid-coated microbubbles", Advanced drug delivery reviews, 56(9), pp 1291-1314 62 Walday P., Tolleshaug H., Gjøen T., et al (1994), "Biodistributions of air-filled albumin microspheres in rats and pigs", Biochemical Journal, 299(2), pp 437-443 63 Wang W., Moser C.C.,Wheatley M.A (1996), "Langmuir trough study of surfactant mixtures used in the production of a new ultrasound contrast agent consisting of stabilized microbubbles", The Journal of Physical Chemistry, 100(32), pp 13815-13821 64 Wilson S.R.,Burns P.N (2001), Liver mass evaluation with ultrasound: the impact of microbubble contrast agents and pulse inversion imaging, Seminars in liver disease, tr 147-159 65 Winterhalter M., Bürner H., Marzinka S., et al (1995), "Interaction of poly (ethylene-glycols) with air-water interfaces and lipid monolayers: investigations on surface pressure and surface potential", Biophysical journal, 69(4), pp 1372 66 Wu Y., Unger E.C., McCreery T.P., et al (1998), "Binding and lysing of blood clots using MRX-408", Investigative radiology, 33(12), pp 880885 67 Xie F, Tsutsui JM, Anderson D, et al (2007), "Detection of albumin microbubble adherence to aortic endothelium at different stages in the atherosclerotic process", J Am Coll Cardiol, 49, pp A167 68 Xu Q.,Nakajima M (2004), "The generation of highly monodisperse droplets through the breakup of hydrodynamically focused microthread in a microfluidic device", Applied Physics Letters, 85(17), pp 37263728 Luan van thac si 69 Yanagisawa K., Moriyasu F., Miyahara T., et al (2007), "Phagocytosis of ultrasound contrast agent microbubbles by Kupffer cells", Ultrasound in medicine & biology, 33(2), pp 318-325 Luan van thac si PHỤ LỤC HÌNH ẢNH VI BỌT TRÊN TIÊU BẢN (Vật kính 40X) Hình PL Hình PL Hình PL Hình PL Luan van thac si Hình PL Hình PL Hình PL Hình PL Luan van thac si Hình PL Hình 10 PL Hình 11 PL Hình 12 PL Luan van thac si Hình 13 PL Hình 14.PL Hình 15 PL Hình 16.PL Luan van thac si Hình 17.PL Luan van thac si Hình 18 PL HÌNH ẢNH PHÂN BỐ ÍCH THƢỚC TIỂU PHÂN TRONG DỊCH TẠO BỌT Hình 19 PL Hình 20 PL Luan van thac si Hình 21 PL Hình 22 PL Luan van thac si Hình 23 PL Hình 24 PL Luan van thac si