Đặt vấn đề Kể từ khi được các nhà khoa học Trung Quốc phân lập thành công từ cây Thanh hao hoa vàng (Artemisia annua) vào những năm 1970, dẫn chất serquiterpent lactones của artemisinin đã được sử dụng điều trị các bệnh sốt rét, gần đây lại được chứng minh tác dụng diệt tế bào ung thư và sán máng. Một trong các dẫn chất của artemisinin có tiềm năng nhất và được các nhà khoa học chú ý là artesunat (ART). Artesunat có tác dụng chống sốt rét tốt, có thể sử dụng qua đường uống, đường trực tràng hay đường tiêm tĩnh mạch và có tác dụng nhanh trên các bệnh nhân nhiễm sốt rét gây bởi chủng Plasmodium falciparum 16. Đồng thời, những nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng artesunat cũng có tác dụng chống tăng sinh tế bào khá mạnh, tạo tiền đề cho việc điều trị ung thư. Tuy nhiên khó khăn đặt ra đó chính là bản chất ART có tính tan kém dẫn đến sinh khả dụng tương đối thấp (~ 40%), bị thủy phân trong môi trường acid và có độc tính. Hơn nữa, ART có thời gian bán thải rất ngắn và bị chuyển hóa qua gan lần đầu khá nhiều. Do đó cần nghiên cứu bào chế để cải thiện được sinh khả dụng của ART 1. Trong điều trị ung thư, nhằm tăng tác dụng tại đích là các khối u hay tế bào bệnh, ART cần được nạp bởi hệ chất mang có khả năng tăng độ tan cũng như bảo vệ dược chất khỏi các yếu tố ảnh hưởng từ môi trường bên ngoài. Nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước đã tập trung vào vấn đề tìm ra hệ mang thuốc thích hợp cho mục tiêu này với nhiều hướng nghiên cứu như: hệ phân tán rắn, liposome, hay tiểu phân nano 12. Trong đó, hệ vi tiểu phân nano polyme hiện nay được đánh giá là giải pháp tiềm năng cho việc đưa thuốc đến đích cũng như giải phóng kiểm soát các dược chất khó tan và thấm tốt như ART, đồng thời có thể bảo vệ dược chất giúp tăng tính ổn đinh khi sử dụng.
BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN ĐỨC TUẤN NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ TIỂU PHÂN NANO CHỨA ARTESUNAT SỬ DỤNG POLY (LACTIC-CO-GLYCOLIC) ACID VÀ HYALURONIC ACID KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI 2015 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN ĐỨC TUẤN NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ TIỂU PHÂN NANO CHỨA ARTESUNAT SỬ DỤNG POLY (LACTIC-CO-GLYCOLIC) ACID VÀ HYALURONIC ACID KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: PGS. TS. Nguyễn Ngọc Chiến Nơi thực hiện: Viên Công nghệ Dược phẩm Quốc gia Bộ môn công nghiệp dược HÀ NỘI – 2015 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: PGS.TS. Nguyễn Ngọc Chiến Là thầy giáo đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo em tận tình trong suốt thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp. Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS. Nguyễn Hạnh Thủy, ThS. Trần Tuấn Hiệp mặc dù đang du học tại Hàn Quốc nhưng đã hết lòng hướng dẫn em. Em xin cảm ơn các thầy cô giáo, các anh chị nghiên cứu viên, kĩ thuật viên, các bạn sinh viên đang nghiên cứu khoa học và thực hiện khóa luận tốt nghiệp tại Viện Công nghệ dược phẩm Quốc gia, Bộ môn Công Nghiệp Dược, Bộ môn Bào Chế, Bộ môn Vật Lý – Hóa Lý đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Ban giám hiệu Nhà trường và phòng Đào tạo đã giúp đỡ tạo điều kiện cho em trong suốt thời gian học tập tại trường. Cuối cùng em xin cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè đã dành cho em sự giúp đỡ, ủng hộ, động viên trong suốt thời gian học tập và thực hiện khóa luận. Hà Nội, tháng 5 năm 2015 Sinh viên Nguyễn Đức Tuấn MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ĐẶT VẤN ĐỀ 1 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 2 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ ARTESUNAT 2 1.1 Cấu trúc phân tử - đặc tinh lý hóa 2 1.2 Đặc tính dược động học 2 1.3 Tác dụng dược lý 3 1.4 Chỉ định, chống chỉ định và liều dùng 4 1.5 Tác dụng không mong muốn 5 1.6 Các cách cải thiện sinh khả dụng artesunat 5 2. ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ TIỂU PHÂN NANO 6 2.1 Khái niệm 6 2.2 Phân loại 6 2.3 Các phương pháp bào chế tiểu phân nano polyme 9 3. HỆ TIỂU PHÂN NANO POLYME SỬ DỤNG PLGA VÀ HA 10 3.1 Đặc tính sinh hóa của PLGA 10 3.2 Đặc tính của chất diện hoạt didecyldimethylammonium bromid 12 3.3 Ưu điểm của tiểu phân nano có gắn hyaluronic acid 13 3.4 Các nghiên cứu về hệ tiểu phân nano sử dụng PLGA 14 CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1 NGUYÊN LIỆU NGHIÊN CỨU 16 2.2 THIẾT BỊ THÍ NGHIÊN CỨU 17 2.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 17 2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.4.1 Phương pháp bào chế 17 2.4.2 Các phương pháp đánh giá 19 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 22 3.1. KHẢO SÁT PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG ARTESUNAT 22 3.2. NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH HỆ TIỂU PHÂN NANO 23 3.2.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ chất diện hoạt mang điện tích dương đến hệ tiểu phân nano 23 3.2.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ artesunat đến đặc tính của tiểu phân 26 3.2.3 Ảnh hưởng của nồng độ HA lên đặc tính tiểu phân 29 3.2.4 Đánh giá khả năng nạp thuốc của tiểu phân nano PLGA-DDAB-HA 31 3.2.5 Đánh giá khả năng giải phóng dược chất của tiểu phân nano 32 KẾT LUẬN 35 ĐỀ XUẤT 36 PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ ĐO KÍCH THƯỚC TIỂU PHÂN PHỤ LỤC 2: SẮC KÝ ĐỒ ARTESUNAT DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ART Artesunat BCS Bioavailability classification system – Hệ thống phân loại sinh khả dụng DCM Dicloromethan DDAB Didecyldimethylammonium bromide ECM Extra cellular matrix – mạng lưới ngoại bào EP European Pharmacopoiea – Dược điển Châu Âu FDA Food and Drug Administration – Cục quản lý thực phẩm dược phẩm HA Hyaluronic acid HPLC High-performance liquid chromatography – sắc kí lỏng hiệu năng cao IP International Pharmacopoiea – Dược điển Quốc tế KTTP Kích thước tiểu phân MWCO Trọng lượng phân tử giới hạn PDI Polydispersity index – chỉ số đa phân tán PEG Polyethylene glycol PLGA Poly (lactic – co – glycolic) acid TCCS Tiêu chuẩn cơ sở DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Đặc điểm của các loại tiểu phân nano……………………… …… 7 Bảng 2.1 Nguyên liệu, hóa chất sử dụng………………………………… ….…16 Bảng 3.1 Nồng độ artesunat và diện tích pic tương ứng………………… …….22 Bảng 3.2 Công thức khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ DDAB:PLGA đến đặc tính của hệ tiểu phân nano……………………………………………… …….24 Bảng 3.3 Đặc tính và khả năng nạp dược chất của các hệ tiểu phân nano với tỷ lệ DDAB:PLGA khác nhau………………………………………… …….24 Bảng 3.4 Công thức khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dược chất:polyme đến đặc tính của hệ…………………………………………………………… …….27 Bảng 3.5 Kết quả KTTP và thế zeta từ công thức có tỷ lệ ART thay đổi …….27 Bảng 3.6 Công thức khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ HA đến hệ tiểu phân …….29 Bảng 3.7 Kết quả khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ HA đến hệ tiểu phân …….30 Bảng 3.8 Kết quả đánh giá khả năng nạp dược chất của tiểu phân nano sau khi bao HA………………………………………………………… …….31 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cấu trúc phân tử của artesunat 2 Hình 1.2: Phân loại tiểu phân nano theo bản chất [14] 8 Hình 1.3: Cấu trúc tiểu phân nano PLGA – DDAB - HA. 10 Hình 1.4: Cấu trúc phân tử của PLGA 11 Hình 1.5: Cấu trúc phân tử của DDAB. 12 Hình 1.6: Cấu trúc phân tử HA 13 Hình 2.1: Sơ đồ bào chế tiểu phân nano PLGA-DDAB 18 Hình 3.1. Mối tương quan giữa diện tích pic và nồng độ artesunat. 22 Hình 3.2 : Ảnh hưởng của tỷ lệ DDAB:PLGA đến đặc tính của hệ tiểu phân 24 Hình 3.3 : Ảnh hưởng của tỷ lệ DDAB:PLGA đến hiệu suất nạp dược chất của hệ tiểu phân 25 Hình 3.4: Ảnh hưởng của tỉ lệ dược chất lên đặc tính của hệ tiểu phân nano. 28 Hình 3.5 Ảnh hưởng của tỷ lệ HA lên đặc tính của hệ tiểu phân 30 Hình 3.6: Tỷ lệ nạp dược chất của tiểu phân có gắn HA 32 Hình 3.7: Đồ thị giải phóng dược chất theo thời gian của tiều phân trước và sau khi gắn HA 33 1 Đặt vấn đề Kể từ khi được các nhà khoa học Trung Quốc phân lập thành công từ cây Thanh hao hoa vàng (Artemisia annua) vào những năm 1970, dẫn chất serquiterpent lactones của artemisinin đã được sử dụng điều trị các bệnh sốt rét, gần đây lại được chứng minh tác dụng diệt tế bào ung thư và sán máng. Một trong các dẫn chất của artemisinin có tiềm năng nhất và được các nhà khoa học chú ý là artesunat (ART). Artesunat có tác dụng chống sốt rét tốt, có thể sử dụng qua đường uống, đường trực tràng hay đường tiêm tĩnh mạch và có tác dụng nhanh trên các bệnh nhân nhiễm sốt rét gây bởi chủng Plasmodium falciparum [16]. Đồng thời, những nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng artesunat cũng có tác dụng chống tăng sinh tế bào khá mạnh, tạo tiền đề cho việc điều trị ung thư. Tuy nhiên khó khăn đặt ra đó chính là bản chất ART có tính tan kém dẫn đến sinh khả dụng tương đối thấp (~ 40%), bị thủy phân trong môi trường acid và có độc tính. Hơn nữa, ART có thời gian bán thải rất ngắn và bị chuyển hóa qua gan lần đầu khá nhiều. Do đó cần nghiên cứu bào chế để cải thiện được sinh khả dụng của ART [1]. Trong điều trị ung thư, nhằm tăng tác dụng tại đích là các khối u hay tế bào bệnh, ART cần được nạp bởi hệ chất mang có khả năng tăng độ tan cũng như bảo vệ dược chất khỏi các yếu tố ảnh hưởng từ môi trường bên ngoài. Nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước đã tập trung vào vấn đề tìm ra hệ mang thuốc thích hợp cho mục tiêu này với nhiều hướng nghiên cứu như: hệ phân tán rắn, liposome, hay tiểu phân nano [12]. Trong đó, hệ vi tiểu phân nano polyme hiện nay được đánh giá là giải pháp tiềm năng cho việc đưa thuốc đến đích cũng như giải phóng kiểm soát các dược chất khó tan và thấm tốt như ART, đồng thời có thể bảo vệ dược chất giúp tăng tính ổn đinh khi sử dụng. Vì lý do đó đề tài “Nghiên cứu bào chế tiểu phân nano chứa artesunat sử dụng poly (lactic-co-glycolic) acid và hyaluronic acid” được tiến hành với các mục tiêu sau: 1. Xây dựng được công thức bào chế tiểu phân nano artesunat - poly(lactic – co-glycolic) acid (PLGA), bao ngoài với hyaluronic acid (HA). 2. Đánh giá một được số đặc tính của hệ tiểu phân nano. 2 Chương I. Tổng quan 1. Đại cương về Artesunat 1.1. Cấu trúc phân tử - đặc tinh lý hóa Hình 1.1 Cấu trúc phân tử của artesunat Artesunat là sản phẩm bán tổng hợp tử Artemisinin qua 2 giai đoạn: Khử hóa artemisinin thành dihydroartemisinin, sau đó ester hóa sản phẩm thành artesunat Artesunat là chất kế tinh có màu trắng, nhiệt độ nóng chảy 132 o C – 135 o C. Tính tan của artesunat rất kém, độ tan 56,2 mg/L tại 25 o C. Artesunat tan tốt trong các dung môi hữu cơ như dicloromethan, ethyl acetat, chloroform, acetonitrile…Bản chất artesunat là dẫn xuất hemisuccinate của artemisinin, mặc dù có thể tan trong nước, nhưng có độ ổn định thấp trong dung dịch nước ở pH trung tính hoặc acid. 1.2 Đặc tính dược động học Mặc dù artemisinin có các dạng bào chế đa dạng như viên uống, thuốc tiêm bắp, tiêm tĩnh mạch dạng nước, ART thường chỉ dùng đường tiêm dạng dung dịch trong nước. ART được hấp thu nhanh chóng, đạt nồng độ đỉnh trong huyết tương sau 0,5 giờ; 1,5 giờ và 2 giờ giờ lần lượt ứng với tiêm bắp, đường uống, trực tràng. Trong cơ thể, ART chuyển hóa gần như hoàn toàn thành dihydroartemisinin (được phát hiện trong huyết tương vào 15 phút ngay sau khi sử dụng ART), dẫn chất này vẫn còn hoạt tính. Quá trình thải trừ ART cũng diễn ra rất nhanh chóng, do đó hoạt tính chống sốt rét được xác định bằng cách gián tiếp thông qua dihydroartemisinin (thời gian bán hủy khoảng 45 phút). Công thức phân tử: C 19 H 28 O 8 Khối lượng phân tử: 384,421 g/mol Artesunat có tên danh pháp là 4-Oxo- 4-(3R,5aS,6R,8aS,9R,10S,12R,12aR)-3,6,9- trimethyldecahydro-3,12-epoxypyrano[4,3- j]-1,2-benzodioxepin-10-yl hydrogen butanedioate (USAN). Tên gọi khác như Artesunic acid, Artesunatum… [...]... sự khuếch tán của tiểu phân vào nước, từ đó hình thành tiểu phân nano Cuối cùng, tác nhân tạo muối cũng như dung môi được loại đi sau khi lọc [32] 3 Hệ tiểu phân nano polyme sử dụng PLGA và HA Hình 1.3: Cấu trúc tiểu phân nano PLGA – DDAB - HA 3.1 Đặc tính sinh hóa của PLGA PLGA là một trong những polyme được sử dụng nhiều nhất và hiệu quả nhất trong bào chế ứng dụng tiểu phân nano polyme với mục đích... MWCO Milipore (Mỹ) 2.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Xây dựng công thức và quy trình bào chế hệ tiểu phân nano polyme chứa artesunat sử dụng chất mang là PLGA, bao ngoài bằng chất diện hoạt mang điện tích dương DDAB để thay đổi điện thế bề mặt của tiểu phân Gắn hyaluronic acid lên bề mặt tiểu phân với vai trò như một yếu tố hướng - đích cho tiểu phân nano Đánh giá các chỉ tiêu chất lượng của hệ tiểu phân bào. .. (ligand) giúp tế bào 9 có thể hướng đến các bề mặt có các receptor thích hợp, tăng tính bám dính và tăng cường hiệu quả điều trị Trong nghiên cứu này, hệ tiểu phân được bào chế có cấu trúc polyme và được thay đổi bề mặt 2.3 Các phương pháp bào chế tiểu phân nano polyme Nhiều phương pháp đã được phát triển để bào chế các tiểu phân nano polyme, tuy nhiên dựa vào nguyên liệu được sử dụng, có thể chia... thủy phân liên kết ester trong nước [15] Tính chất của PLGA thay đổi theo tỷ lệ, thành phần các polyme cấu thành: Các polyme acid polylactic có thể tồn tại ở dạng hoạt quang (acid L-polylactic) và ở dạng racemic không hoạt quang (D, L -acid polylactic) PLGA copolyme điều chế từ acid L-polylactic và polyglycolide là dạng kết tinh, trong khi nếu thay thế bằng đồng phân D,L -acid polylactic và polyglycolide... rắn (SLN) Nano từ tính (MN) Nano chấm lượng tử (QD) Chất mang lipid cấu trúc nano (NLC) Nhũ tương nano (NE) Hình 01.2: Phân loại tiểu phân nano theo bản chất [13] Ngoài ra, với các nghiên cứu thay đổi bề mặt của tiểu phân nano, hiện nay cũng có thể chia các tiểu phân nano thành 3 loại chính: - Tiểu phân nano thụ động (passive nanoparticle): bề mặt cấu trúc của tiểu phân không được thay đổi và thường... cạnh đó, Theo nghiên cứu của Kuo Y.C và đồng nghiệp [22], cấu trúc của tiểu phân PLGA-DDAB sau khi bào chế sẽ có thêm các phân tử DDAB được biểu hiện trên bề mặt tiểu phân, do đó PDI của tiểu phân cũng sẽ thay đổi, không đồng nhất Do vậy, trong nghiên cứu này, DDAB được sử dụng với mục đích thay đổi điện thế bề mặt, tạo điều kiện để gắn yếu tố hướng đích cho tiểu phân nano – đó là Hyaluronic acid 3.3 Ưu... của hệ tiểu phân bào chế được - 2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.4.1 Phương pháp bào chế 2.4.1.1 Phương pháp bào chế tiểu phân nano polyme artesunat Tiểu phân nano polyme được bào chế bằng phương pháp nhũ hóa bốc hơi dung môi Sơ đồ quy trình được trình bày ở hình 2.1 Mô tả quy trình - Chuẩn bị pha hữu cơ: Hòa tan dược chất ART, chất diện hoạt mang điện tích dương DDAB và polyme PLGA vào dung môi hữu cơ... bào ung thư, điển hình nhất là cấu dạng iso của receptor này có tên gọi CD44v6 Do đó, các tiểu phân nano có bề mặt gắn với HA có khả năng bám dính tốt và có ái lực cao với các tế bào ung thư có biểu hiện CD44v6 [11, 19], từ đó giảm định hướng đến tế bào khỏe mạnh và giảm bớt tác dụng phụ của thuốc điều trị ung thư 3.4 Các nghiên cứu về hệ tiểu phân nano sử dụng PLGA Nhiều nghiên cứu trên thế giới và. .. nhược điểm về sinh khả dụng) và việc phát hiện ra tác dụng chống tế bào ung thư của các thuốc nhóm artemisinin Quá trình này đã thúc đẩy việc nghiên cứu bào chế các hệ chứa ART có kích thước nano nhằm khắc phục các nhược điểm cũng như tạo ra đặc tính hướng đích mới cho dược chất ART Renu Chadha và các cộng sự đã nghiên cứu và đánh giá bước đầu về hệ tiểu phân nano lipid bằng cách sử dụng chất mang là lecithin,... tiểu phân có kích thước dưới 150 nm và tích điện bề mặt trung hòa hoặc âm có thể qua được tế bào khối u tốt hơn [29] Như vậy, với mục đích ứng dụng trên bào chế, hệ tiểu phân nano là hệ tập hợp gồm các tiểu phân có kích thước trong khoảng từ 10-300 nm tùy đích tác dụng [15] 2.2 Phân loại Công nghệ nano nói chung và việc ứng dụng công nghệ nano trong y dược nói riêng phát triển vô cùng nhanh chóng và . khả dụng artesunat 5 2. ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ TIỂU PHÂN NANO 6 2.1 Khái niệm 6 2.2 Phân loại 6 2.3 Các phương pháp bào chế tiểu phân nano polyme 9 3. HỆ TIỂU PHÂN NANO POLYME SỬ DỤNG PLGA VÀ HA. chất giúp tăng tính ổn đinh khi sử dụng. Vì lý do đó đề tài Nghiên cứu bào chế tiểu phân nano chứa artesunat sử dụng poly (lactic-co-glycolic) acid và hyaluronic acid được tiến hành với các. hệ tiểu phân được bào chế có cấu trúc polyme và được thay đổi bề mặt. 2.3 Các phương pháp bào chế tiểu phân nano polyme Nhiều phương pháp đã được phát triển để bào chế các tiểu phân nano polyme,