Nguyễn ngọc gia bảo nghiên cứu chế tạo tinh thể muối của acid lipoic hướng cải thiện độ ổn định khóa luận tốt nghiệp dược sĩ

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI –––––––––– NGUYỄN NGỌC GIA BẢO NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO TINH THỂ MUỐI CỦA ACID LIPOIC HƯỚNG CẢI THIỆN ĐỘ ỔN ĐỊNH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI - 2023 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI –––––––––– NGUYỄN NGỌC GIA BẢO Mã sinh viên: 1801066 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO TINH THỂ MUỐI CỦA ACID LIPOIC HƯỚNG CẢI THIỆN ĐỘ ỔN ĐỊNH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Hải PGS.TS Nguyễn Thị Thanh Duyên Nơi thực hiện: Bộ môn Kỹ thuật Hóa dược Chiết xuất – Khoa CNHD Bộ môn Công nghiệp Dược – Khoa BC&CNDP HÀ NỘI - 2023 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Văn Hải người trực tiếp dẫn dắt, hướng dẫn ngày làm quen với việc nghiên cứu khoa học Thầy người truyền động lực cho theo đuổi nghiên cứu khoa học, giúp hiểu tầm quan trọng ứng dụng mảng Hóa Dược khối ngành sản xuất Dược phẩm Thầy gương say mê, tận tâm với công việc, quan tâm đến học trị Tơi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Nguyễn Thị Thanh Duyên ThS Phạm Văn Hùng hướng dẫn tơi q trình nghiên cứu Đặc biệt ThS Phạm Văn Hùng, thầy trực tiếp hướng dẫn, giúp xây dựng tác phong, tư làm việc người nghiên cứu Dù thời gian làm việc với thầy không dài học hỏi nhiều điều từ thầy Tơi xin cảm ơn GS.TS Nguyễn Đình Luyện, TS Đào Nguyệt Sương Huyền, TS Bùi Thị Thúy Luyện, TS Nguyễn Văn Giang, NCS Bùi Thị Thanh Châm, DS Từ Thị Thu Trang, Ths Trần Trọng Biên động viên, giúp đỡ tơi q trình nghiên cứu khoa học môn Cũng quên cảm ơn anh chị, bạn em phịng thí nghiệm mơn Kỹ thuật Hóa dược Chiết xuất phịng thí nghiệm mơn Cơng nghiệp Dược, người tạo nên môi trường học tập, làm việc vô động vui vẻ Thời gian làm việc bên cạnh người kỷ niệm đáng nhớ quãng đường sinh viên Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình bạn bè tơi ln chỗ dựa tinh thần vững chắc, nguồn động lực to lớn để cố gắng không ngừng, không việc hồn thành khóa luận mà cịn cố gắng cho tương lai sau Do thời gian làm thực nghiệm kiến thức thân hạn chế định, nên khóa luận khơng thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đóng góp tận tình q thầy bạn để khóa luận hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 05 tháng 06 năm 2023 Sinh viên Nguyễn Ngọc Gia Bảo MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan acid alpha lipoic .2 1.1.1 Cấu trúc hóa học 1.1.2 Tính chất lý hóa .2 1.1.3 Độ ổn định .5 1.1.4 Dược lý – dược động học 1.1.5 Các dạng bào chế thị trường 1.2 Muối dược phẩm 1.2.1 Khái niệm phân nhóm muối dược phẩm 1.2.2 Tạo muối dược phẩm: vai trò số ứng dụng thực tế .8 1.2.3 Các phương pháp kết tinh muối 1.3 Một số phương pháp chế tạo tinh thể muối ALA với base 13 1.3.1 Muối trometamol lipoat .13 1.3.2 Muối L-lysin lipoat 15 1.3.3 Các muối lipoat khác 16 1.4 Các base sử dụng phạm vi nghiên cứu 17 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 2.1 Nguyên vật liệu 19 2.2 Thiết bị nghiên cứu .19 2.3 Đối tượng nghiên cứu 20 2.4 Nội dung nghiên cứu 20 2.5 Phương pháp nghiên cứu 21 2.5.1 Chế tạo tinh thể muối ALA với số base lựa chọn .21 2.5.2 Đánh giá độ ổn định sản phẩm muối trometamol lipoat 22 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 26 3.1 Chế tạo tinh thể muối ALA với số base 26 3.1.1 Base trometamol 26 3.1.2 Base L-lysin .29 3.1.3 Base meglumin 30 3.2 Xác định cấu trúc phương pháp phổ 31 3.2.1 Phổ hồng ngoại IR .31 3.2.2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1H-NMR) .32 3.2.3 Phổ cộng hưởng từ carbon (13C-NMR) .33 3.2.4 Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) 35 3.3 Đánh giá độ ổn định muối trometamol lipoat tác động nhiệt độ 36 3.3.1 Kết theo dõi hình thức muối trometamol lipoat 36 3.3.2 Kết theo dõi hàm lượng ALA muối trometamol lipoat .36 CHƯƠNG BÀN LUẬN 37 4.1 Về chế tạo tinh thể muối ALA với số base 37 4.1.1 Base trometamol 37 4.1.2 Base L-lysin .39 4.1.3 Base meglumin 41 4.2 Về độ ổn định sản phẩm muối trometamol lipoat 41 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .43 5.1 Kết luận .43 5.2 Kiến nghị 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 13 C-NMR H-NMR Carbon 13 nuclear magnetic resonance (phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13) Proton nuclear magnetic resonance (phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton) Ach Acetylcholin ACN Acetonitril ALA Acid alpha lipoic API Active pharmaceutical ingredient (thành phần dược phẩm có hoạt tính) Aβ Amyloid beta BCS Biopharmaceutics Classification System BP British Pharmacopoeia (Dược điển Anh) DCM Dicloromethan DĐVN V Dược điển Việt Nam V DSC Differential scanning calorimetry (phép đo nhiệt lượng quét vi sai) HPLC High performance liquid chromatography (sắc ký lỏng hiệu cao) IR Infrared spectroscopy (phổ hồng ngoại) J Hằng số tương tác L-ALA L-Lysin lipoat M-ALA Meglumin lipoat NMR Nuclear Magnetic Resonance (cộng hưởng từ hạt nhân) RH Relative humidity (độ ẩm tương đối) SCF Supercritical fluid (chất lỏng siêu tới hạn) T-ALA Trometamol lipoat USP United States Pharmacopoeia (Dược điển Mỹ) VN Việt Nam XRD X-ray diffraction (nhiễu xạ tia X)  Độ chuyển dịch hóa học νmax Số sóng tương ứng với cực đại hấp thụ xạ hồng ngoại dao động hóa trị DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Một số dạng bào chế ALA thị trường Bảng 1.2 Phân loại muối dược phẩm phổ biến Bảng 1.3 Một số base sử dụng để tạo muối lipoat nghiên cứu 18 Bảng 2.1 Danh mục nguyên liệu, hóa chất sử dụng .19 Bảng 2.2 Danh mục thiết bị sử dụng nghiên cứu 19 Bảng 3.1 Ảnh hưởng dung môi đến hiệu suất phản ứng 27 Bảng 3.2 Ảnh hưởng tỉ lệ mol nguyên liệu đến hiệu suất thu sản phẩm .28 Bảng 3.3 Ảnh hưởng đối dung môi đến hiệu suất thu sản phẩm 29 Bảng 3.4 Kết phân tích phổ IR muối T-ALA L-ALA 32 Bảng 3.5 Kết phân tích phổ 1H-NMR muối T-ALA L-ALA 33 Bảng 3.6 Kết phân tích phổ 13C-NMR muối T-ALA L-ALA 34 Bảng 3.7 Kết phân tích phổ XRD muối T-ALA .35 Bảng 3.8 Hàm lượng (%) lại ALA mẫu sau thời gian theo dõi điều kiện dài hạn 36 Bảng 3.9 Hàm lượng (%) lại ALA mẫu sau thời gian theo dõi điều kiện lão hóa cấp tốc .36 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo acid alpha lipoic Hình 1.2 Sơ đồ phản ứng ALA với natri hydroxyd tạo muối Hình 1.3 Sơ đồ phản ứng ALA với alcol tạo ester Hình 1.4 Sơ đồ phản ứng ALA với ure tạo amid .3 Hình 1.5 Sơ đồ phản ứng quang phân vịng 1,2-dithiolan Hình 1.6 Sơ đồ phản ứng trùng hợp vòng 1,2-dithiolan .4 Hình 1.7 Sơ đồ phản ứng cắt liên kết polyme nhờ tác nhân khử hóa .4 Hình 1.8 Sơ đồ phản ứng oxy hóa vịng 1,2-dithiolan Hình 1.9 Tạp chất acid alpha lipoic Hình 1.10 Phân dạng trạng thái rắn API Hình 1.11 Sơ đồ tạo muối kết tinh phương pháp kết tinh bay dung mơi 10 Hình 1.12 Sơ đồ tạo muối kết tinh phương pháp kết tinh cạnh tranh độ tan 11 Hình 1.13 Sơ đồ tạo muối kết tinh phương pháp kết tinh làm lạnh 11 Hình 1.14 Sơ đồ tạo muối kết tinh phương pháp sử dụng đối dung mơi 12 Hình 1.15 Sơ đồ tổng hợp muối trometamol lipoat J Riera đồng nghiệp 14 Hình 1.16 Sơ đồ tổng hợp muối L-lysin lipoat M.Shishido đồng nghiệp 16 Hình 3.1 Phản ứng tạo muối trometamol ALA .26 Hình 3.2 Phản ứng tạo muối L-lysin ALA .29 Hình 3.3 Phản ứng tạo muối meglumin ALA 30 ĐẶT VẤN ĐỀ Acid alpha lipoic (hoặc acid lipoic, acid thioctic, viết tắt ALA) dẫn xuất acid octanoic, tạo thành nhờ liên kết disulfid nội phân tử dạng oxy hóa [26] Trong tự nhiên, ALA tồn chủ yếu dạng đồng phân (R), có nhiều lồi thực vật (rau bina, bơng cải xanh, cà chua) động vật (ở tim, gan, thận), nhiên hàm lượng ALA tự nhiên thường thấp [2], [26], [29] Trong công nghiệp, dạng đồng phân racemic dạng (S) tổng hợp phương pháp hóa học để sử dụng làm hoạt chất số dược phẩm, thực phẩm bảo vệ sức khỏe hay mỹ phẩm [26] ALA nghiên cứu sử dụng với nhiều công dụng khác nhau: chống oxy hóa, điều trị đái tháo đường, điều trị Azheimer hay phòng ngừa ung thư [29] Một số dạng bào chế ALA phổ biến thị trường Việt Nam kể đến như: Viên nén bao phim Thiogamma 600 Đức sản xuất, dung dịch tiêm truyền Thiogamma Turbo-Set Đức sản xuất, viên nang mềm Gumitic công ty Mediplantex Việt Nam sản xuất [35] Tuy nhiên, ALA có nhược điểm như: nhiệt độ nóng chảy thấp, dễ bị oxy hóa, polyme hóa tác động nhiệt độ, khơng khí ánh sáng, độ tan nước [30] Đặc biệt tính ổn định tác động từ môi trường dẫn đến nhiều khó khăn bào chế dạng thuốc sử dụng hoạt chất ALA Nhiệt độ nóng chảy thấp dễ bị polyme hóa dẫn đến nguy chảy lỏng, dính, tạo màng q trình bào chế [30] Đặc tính dễ bị oxy hóa làm tăng nguy giảm hàm lượng, tăng tạp chất ALA Theo hệ thống phân loại dược phẩm sinh học (BCS), ALA thuộc nhóm II, hoạt chất có độ tan tính thấm tốt [24] Nghĩa bước giới hạn sinh khả dụng ALA nằm vấn đề độ tan Từ nhược điểm ALA, thấy việc tăng độ ổn định độ hòa tan ALA điều cần thiết Trên giới có nghiên cứu định tổng hợp dạng muối ALA, ví dụ dạng muối natri [9], muối cystamin, muối piperazin, muối trometamol [7] kết thu đáng ghi nhận không cải thiện độ ổn định mà độ tan muối ALA gia tăng đáng kể Tuy nhiên, quy trình tổng hợp muối nghiên cứu không công bố, công bố không rõ ràng đầy đủ Nhận thấy tiềm hướng này, nghiên cứu “Chế tạo tinh thể muối acid lipoic hướng cải thiện độ ổn định” tiến hành với mục tiêu: - Chế tạo tinh thể muối acid lipoic với số base - Đánh giá độ ổn định dạng muối ảnh hưởng nhiệt độ CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan acid alpha lipoic 1.1.1 Cấu trúc hóa học - Cấu trúc hóa học [10]: Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo acid alpha lipoic - Tên khoa học [10]: acid 5-[(3RS)-1,2-dithiolan-3-yl]pentanoic - Công thức phân tử [10]: C8H14O2S2 - Khối lượng phân tử [10]: 206,3 g/mol - Một số tên gọi khác [17]: Acid alpha lipoic (ALA), acid lipoic, acid thioctic 1.1.2 Tính chất lý hóa 1.1.2.1 Tính chất vật lý Về cảm quan màu sắc, ALA có dạng bột tinh thể màu vàng, trơn chảy [10] Về độ tan, acid lipoic tan nước (khoảng 1,214 mg/mL 25ºC), tan tốt DMF, ethanol, methanol, cloroform (khoảng 100 mg/mL 25ºC) [10], [17] Công thức ALA có carbon bất đối vị trí số ba vịng dithiolan, ALA có hai dạng đồng phân quang học (R) (S) Dạng (S) dạng racemic có nhiệt độ nóng chảy 60,5ºC; dạng (R) có nhiệt độ nóng chảy 50,6ºC [17] Trong ba dạng này, dạng racemic dùng phổ biến [14] Với cấu trúc vòng năm cạnh chứa hai ngun tử lưu huỳnh (hình 1.1), ALA có bước sóng hấp thụ cực đại 330 nm (phụ lục 1) [25] 1.1.2.2 Tính chất hóa học ❖ Tính chất nhóm carboxylic: Phân tử ALA có chứa nhóm acid carboxylic, nghĩa ALA có khả phản ứng với base (hydroxyd kim loại kiềm, base amin, acid amin, …) tạo muối có khả phản ứng với alcol, amin tạo dẫn xuất ester, amid (ví dụ hình 1.2, hình 1.3 hình 1.4) [3], [7], [18] Phụ lục Phổ 1H – NMR T – ALA giãn rộng (tích phân lại – đối chiếu với phụ lục 20) Phụ lục Phổ 13C – NMR T – ALA Phụ lục Phổ XRD T – ALA Phụ lục Phổ XRD T – ALA tham khảo tác giả G Laban đồng nghiệp [20] Phụ lục 10 Phổ DSC T – ALA Phụ lục 11 Phổ IR muối L-lysine lipoat Phụ lục 12 Phổ 1H – NMR đầy đủ L-lysin lipoat Phụ lục 13 Phổ 1H – NMR rút gọn L-lysin lipoat Phụ lục 14 Phổ 13C – NMR L-lysin lipoat Phụ lục 15 Phổ XRD L-lysin lipoat Phụ lục 16 Sắc ký đồ mẫu ALA thời điểm theo dõi độ ổn định bước sóng 215nm A B C A: Sắc ký đồ mẫu ALA sau tháng; B: Sắc ký đồ mẫu ALA sau tháng điều kiện dài hạn C: Sắc ký đồ mẫu ALA sau tháng điều kiện lão hóa cấp tốc Phụ lục 17 Sắc ký đồ mẫu ALA thời điểm theo dõi độ ổn định bước sóng 330nm A B C A: Sắc ký đồ mẫu ALA sau tháng; B: Sắc ký đồ mẫu ALA sau tháng điều kiện dài hạn C: Sắc ký đồ mẫu ALA sau tháng điều kiện lão hóa cấp tốc Phụ lục 18 Sắc ký đồ mẫu muối T-ALA thời điểm theo dõi độ ổn định bước sóng 215nm A B C A: Sắc ký đồ mẫu T-ALA sau tháng; B: Sắc ký đồ mẫu T-ALA sau tháng điều kiện dài hạn C: Sắc ký đồ mẫu T-ALA sau tháng điều kiện lão hóa cấp tốc Phụ lục 19 Sắc ký đồ mẫu muối T-ALA thời điểm theo dõi độ ổn định bước sóng 330nm A B C A: Sắc ký đồ mẫu T-ALA sau tháng; B: Sắc ký đồ mẫu T-ALA sau tháng điều kiện dài hạn C: Sắc ký đồ mẫu T-ALA sau tháng điều kiện lão hóa cấp tốc Phụ lục 20 Phổ 1H-NMR muối trometamol lipoat (chưa tích phân đủ)