Nghiên cứu bào chế tiểu phân nano curcumin

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI PHẠM VĂN GIANG NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ HỆ TIỂU PHÂN NANO CURCUMIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI - 2013 LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với dược sĩ Dương Thị Hồng Ánh, người thầy đã hết lòng hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Trần Linh, người thầy đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đối với các thầy cô và các anh chị kỹ thuật viên thuộc bộ môn bào chế đã có những giúp đỡ qúy báu trong quá trình tôi học tập và thực nghiệm tại bộ môn. Tôi xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu nhà trường, phòng đào tạo và các phòng ban liên quan trong nhà trường đã có nhiều giúp đỡ thiết thực về cơ sở vật chất, trang thiết bị và hóa chất thí nghiệm trong quá trình tôi thực hiện đề tài. Hà nội, tháng 5 năm 2013 Sinh viên PHẠM VĂN GIANG MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2 1.1. Vài nét về tiểu phân nano 2 1.1.1. Định nghĩa 2 1.1.2. Tiểu phân nano giúp cải thiện tốc độ hòa tan và độ tan bão hòa 2 1.1.3. Các phương pháp bào chế nano tinh thể 4 1.1.4. Phun sấy - kỹ thuật chuyển hỗn dịch nano thành dạng nano tinh thể 7 1.2. Vài nét về curcumin 8 1.2.1. Công thức 8 1.2.2. Tính chất lý hóa 8 1.2.3. Tác dụng của curcumin 9 1.2.4. Dược động học 9 1.3. Một số nghiên cứu bào chế hệ tinh thể nano curcumin 10 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 2.1. Nguyên vật liệu, thiết bị 14 2.1.1. Nguyên liệu 14 2.1.2. Thiết bị 14 2.2. Nội dung nghiên cứu 15 2.3. Phương pháp nghiên cứu 15 2.3.1. Phương pháp bào chế hệ tiểu phân nano curcumin 15 2.3.2. Phương pháp nghiên cứu các yếu tố thuộc về công thức ảnh hưởng tới đặc tính lý hóa của hệ tiểu phân nano curcumin 16 2.3.3. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng củaccác yếu tố thuộc về quy trình bào chế ảnh hưởng tới đặc tính lý hóa của hệ tiểu phân nano 17 2.3.4. Phương pháp đánh giá tiểu phân nano curcumin 17 2.3.5. Phương pháp định lượng curcumin trong các mẫu nghiên cứu. 18 2.3.6. Phương pháp đánh giá độ tan của curcumin từ các mẫu nghiên cứu. 19 2.3.7. Phương pháp đánh giá mức độ và tốc độ hòa tan của curcumin trong các mẫu nghiên cứu. 20 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 21 3.1. Kết quả nghiên cứu các yếu tố thuộc về công thức ảnh hưởng tới đặc tính lý hóa của hệ tiểu phân nano curcumin 21 3.1.1. Kết quả nghiên cữu ảnh hưởng của chất diện hoạt 21 3.1.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ chất diện hoạt 24 3.1.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của chất ổn định 25 3.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố thuộc về quy trình bào chế ảnh hưởng tới đặc tính lý hóa của hệ tiểu phân nano 27 3.2.1. Kết quả ngiên cứu ảnh hưởng của thao tác nghiền mịn bằng máy nghiền bi 27 3.2.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của cách phối hợp chất diện hoạt 28 3.2.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ đồng nhấ hóa 30 3.2.4. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đồng nhất 31 3.3. Bào chế hệ nano dạng bột phun sấy 33 3.4. Đánh giá một số đặc tính của bột phun sấy nano curcumin 34 3.4.1. Hàm lượng curcumin trong bột phun sấy nano curcumin 34 3.4.2. Khả năng phân tán lại 35 3.4.3. Kích thước tiểu phân và phân bố kích thước tiểu phân 35 3.4.2. Hình thái tiểu phân khi quan sát qua kính hiển vi điện tử 36 3.4.3. Kết quả phân tích nhiệt vi sai (DSC) 37 3.4.4. Mức độ và tốc độ hòa tan của các mẫu bột phun sấy nano curcumin 37 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT APSP Kết tủa do thay đổi dung môi Cre Cremophor RH40 EPN Bốc hơi dung môi HPMC Hydroxypropyl methylcellulose Na-CMC Natri carboxymethylcellulose NaDC Natri deoxycholat NaDS Natri dodecyl sulfat NaLS Natri laurylsulfat PEG Polyethylenglycol Pol Poloxame F127 PVA Polyvinyl alcohol PVP Polyvinyl pyrolidon TPGS D-tocopherol polyethylen glycol 1000 succinat Tw6 Tween 60 Tw8 Tween 80 βCD β-cyclodextrin DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các chất diện hoạt khác nhau đến một số đặc tính lý hóa của hệ tiểu phân nano curcumin 22 Bảng 3.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Tween 80 đến một số dặc tính lý hóa của hệ tiểu phân nano curcumin 24 Bảng 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của chất ổn định tới một số đặc tính lý hóa của hệ tiểu phân nano curcumin 26 Bảng 3.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của quá trình nghiền mịn bằng máy nghiền bi tới kích thước tiểu phân 27 Bảng 3.5. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của cách phối hợp chất ổn định tới kích thước tiểu phân phân tán 29 Bảng 3.6. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tốc độ đồng nhất hóa đến kích thước tiểu phân và hệ số đa phân tán 31 Bảng 3.7. Ảnh hưởng của thời gian đồng nhất tới kích thước tiểu phân và hệ số đa phân tán 32 Bảng 3.8. Kết quả nghiên cứu bào chế hệ nano dạng bột phun sấy 34 Bảng 3.9. Công thức phun sấy hệ tiểu phân nano curcumin 34 Bảng 3.10. Kết quả định lượng curcumin trong các mẫu phun sấy 34 Bảng 3.11. Kết quả xác định kích thước tiểu phân của bột phun sấy sau khi phân tán lại trong môi trường nước 35 Bảng 3.12. Kết quả khảo sát độ tan của curcumin nguyên liệu và bột phun sấy nano 38 Bảng 3.13. Kết quả thử độ hòa tan của curcumin nguyên liệu và các mẫu bột phun sấy nano curcumin. 38 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Cấu tạo thiết bị đồng nhất tốc độ cao 6 Hình 1.2 Công thức cấu tạo của curcumin 8 Hình 1.3 Các nguyên nhân làm giảm sinh khả dụng của curcumin 9 Hình 2.1 Sơ đồ bào chế hệ tiểu phân nano curcumin 15 Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của kích thước tiểu phân và hệ số PDI với các chất diện hoạt khác nhau khi dùng nồng độ 5% 23 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của kích thước tiểu phân và hệ số đa phân tán với các chất diện hoạt khác nhau khi dùng nồng độ 10% 23 Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của kích thước tiểu phân và hệ số đa phân tán khi phối hợp Tween 80 với các chất diện hoạt khác 24 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn sự thay dổi của kích thước tiểu phân và hệ số đa phân tán khi tăng nồng độ Tween 80 từ 1% lên 100% 25 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của chất ổn định tới kích thước tiểu phân và hệ số đa phân tán 26 Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của quá trình nghiền mịn tới kích thước tiểu phân 28 Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của cách phối hợp chất diện hoạt trực tiếp và dùng dung dịch 10% chất diện hoạt tới kích thước tiểu phân và hệ số đa phân tán 29 Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tốc độ đồng nhất hóa tới kích thước tiểu phân và phân bố kích thước tiểu phân 31 Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đồng nhất tới kích thước tiểu phân và hệ số đa phân tán 32 Hình 3.10 Hình ảnh hỗn dịch sau khi phân tán lại 35 Hình 3.11 Hỉnh ảnh tiểu phân của khi quan sát dưới kính hiển vi điện tử của curcumin nguyên liệu và bột phun sấy nano curcumin 36 Hình 3.12 Kết quả quét nhiệt vi sai của các mẫu curcumin 37 Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn độ hòa tan của curcumin nguyên liệu và các mẫu bột curcumin phun sấy theo thời gian 39 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Từ xa xưa, củ nghệ (turmeric) đã được dùng phổ biến ở một số nước châu Á như là một thứ gia vị chính giúp điều hương, tạo mùi vị màu sắc hấp dẫn cho thực phẩm. Ngoài ra, ở các nước như Việt Nam, Trung Quốc nghệ được biết đến như một phương thuốc hữu hiệu với các bệnh dạ dày và giúp nhanh liền sẹo. Nghiên cứu của các nhà khoa học vào cuối thế kỷ 20 đã xác định curcumin – thành phần hoạt chất quý chỉ chiếm 2 - 6% trong củ nghệ vàng - đóng vai trò quan trọng trong các hoạt tính sinh học của nghệ. Hơn nữa các nghiên cứu tiền lâm sàng và lâm sàng cho thấy curcumin có tác dụng hỗ trợ điều trị trong điều trị hầu hết các bệnh mạn tính bao gồm cả ung thư, thần kinh, tim mạch, bệnh phổi, rối loạn chuyển hóa Những tác dụng dược lý của curcumin cũng mở ra hướng đi mới trong điều trị viêm gan B, viêm gan C và nhiễm HIV. Mặc dù vậy, do khả năng hòa tan kém tác dụng dược lý của curcumin trong lâm sàng bị hạn chế. Do đó, vấn đề cải thiện khả năng hòa tan dẫn tới nâng cao sinh khả dụng của curcumin là vấn đề lớn đang thu hút sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu. Trong những năm gần đây, công nghệ nano đang phát triển với tốc độ chóng mặt và làm thay đổi diện mạo của các ngành khoa học. Đặc biệt, ngành công nghệ mới này đang tạo ra một cuộc cách mạng trong ngành dược phẩm. Trong đó, hệ tinh thể nano được coi là hệ đưa thuốc vào cơ thể với nhiều ưu điểm nổi trội. Do giảm kích thước tiểu phân xuống cỡ nanomet (nhỏ hơn 1000 nm), việc bào chế dưới dạng tinh thể nano có thể cải thiện được độ tan và tốc độ hòa tan của các dược chất ít tan trong nước. Vì vậy, với mong muốn cải thiện độ hòa tan của curcumin chúng tôi tiến hành “Nghiên cứu bào chế hệ tiểu phân nano curcumin” với mục tiêu: Xây dựng được công thức và quy trình bào chế hệ tiểu phân nano curcumin bằng phương pháp nghiền bi kết hợp với đồng nhất hóa tốc độ cao. 2 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 1.1. VÀI NÉT VỀ TINH THỂ NANO 1.1.1. Định nghĩa Tinh thể nano (nanocrystal) hay tiểu phân nano tinh thể 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 [17], [20], nhưng có thể có một lượng tối thiểu chất hoạt động bề mặt và các chất ổn định cần thiết cho sự ổn định của dược chất [12] và có phân bố kích thước tập trung chủ yếu trong khoảng từ 200 nm – 600 nm [21]. Tùy theo kỹ thuật sản xuất có thể tạo thành tiểu phân nano ở dạng tinh thể hoặc dạng vô định hình, như vậy tinh thể nano bao gồm cả các tiểu phân nano ở trạng thái kết tinh và ở trạng thái vô định hình [17]. Khi phân tán tinh thể nano trong môi trường lỏng thu được “hỗn dịch nano”, trong đó có chứa các tác nhân ổn định như chất diện hoạt và/hoặc các polyme ổn định. Môi trường phân tán có thể là nước, dung dịch nước hoặc các môi trường không phải là nước (ví dụ: PEG, các dầu…) [17], [20]. 1.1.2. Tinh thể nano giúp cải thiện độ tan và tốc độ hòa tan Theo phương trình hòa tan Nernst–Brunner và Levich của Noyes Whitney tốc độ hòa tan của dược chất được biểu diễn theo phương trình sau [16], [1] Trong đó: dM/dt là tốc độ hòa tan của dược chất, D là hệ số khuếch tán, S là diện tích bề mặt tiểu phân, C s 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. Theo đó, tốc độ hòa tan của các tinh thể nano tăng lên có thể do các nguyên nhân: i. tăng diện tích bề mặt; ii. giảm bề dày lớp khuếch tán; iii. tăng độ tan. a. Diện tích bề mặt Việc phân chia làm giảm kích thước tiểu phân gắn liền với làm tăng diện tích bề mặt. Giảm kích thước tiểu phân đến kích thước nanomet sẽ làm tăng độ hòa tan do tăng đáng kể diện tích bề mặt [17]. [...]... trình bào chế ảnh hưởng tới đặc tính lý hóa của hệ tiểu phân curcumin nano tinh thể - Ảnh hưởng của thao tác nghiền mịn bằng máy nghiền bi: Tiến hành bào chế hệ tiểu phân nano curcumin trong đó curcumin nguyên liệu được nghiền mịn bằng máy nghiền bi hoặc không nghiền Đánh giá một số đặc tính lý hóa của hệ tiểu phân nano - Ảnh hưởng của cách phối hợp chất diện hoạt: Tiến hành bào chế hệ tiểu phân nano curcumin, ... hoạt: Bào chế hệ tiểu phân nano curcumin với nồng độ chất diện hoạt: 1%, 5%, 10%, 25% và 100% so với lượng curcumin Đánh giá một số đặc tính lý hóa của hệ tiểu phân nano - Ảnh hưởng của chất ổn định: Tiến hành bào chế hệ tiểu phân nano curcumin sử dụng các chất ổn định khác nhau PVP K30, HPMC với nồng độ 1% (kl/tt) Đánh giá một số đặc tính lý hóa của hệ tiểu phân nano 17 2.3.3 Phương pháp nghiên cứu. .. thải curcumin ra khỏi cơ thể là thông qua phân [4] Như vậy, curcumin thể hiện hoạt tính dược lý hạn chế trong thử nghiệm lâm sàng một phần là do khả năng hòa tan kém, kém hấp thu và bị đào thải nhanh chóng bởi các tổ chức trong cơ thể (hình 1.3) [25] 1.3 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ HỆ TINH THỂ NANO CURCUMIN  Bào chế tinh thể nano curcumin bằng phương pháp kết tủa Kakran M và cộng sự đã nghiên cứu bào chế. .. hoạt 10% trong nước Đánh giá một số đặc tính lý hóa của hệ tiểu phân nano - Ảnh hưởng của tốc độ đồng nhất hóa: Tiến hành bào chế hệ tiểu phân nano curcumin, thay đổi tốc độ đồng nhất: 5000, 10000, 15000 và 18000 vòng/phút Đánh giá một số đặc tính lý hóa của hệ tiểu phân nano - Ảnh hưởng của thời gian đồng nhất: Tiến hành bào chế hệ tiểu phân nano curcumin, thay đổi thời gian đồng nhất 0 phút, 5 phút,... của hệ tiểu phân nano 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Phương pháp bào chế hệ tiểu phân curcumin nano tinh thể Qua tham khảo tài liệu kết hợp với một số khảo sát sơ bộ, hệ tinh thể nano curcumin được tiến hành bào chế theo công thức cơ bản như sau Curcumin 4g Chất diện hoạt vừa đủ Chất ổn định (nếu có) vừa đủ Nước cất vừa đủ 100 ml Hệ tinh thể nano curcumin được bào chế bằng phương pháp nghiền bi kết... thước tiểu phân nhỏ, có một phần curcumin tủa lại ở dạng vô định hình  Bào chế tinh thể nano curcumin bằng phương pháp đồng nhất hóa tốc độ cao Gao Y và cộng sự đã nghiên cứu bào chế hỗn dịch nano curcumin bằng phương pháp đồng nhất hóa tốc độ cao: 1 g curcumin được phân tán vào 25 ml dung dichj 1% (kl/tt) lecithin dầu đậu nành, sau đó đồng nhất 10 phút ở tốc độ 26000 vòng/phút Kết quả, hệ tiểu phân. .. định trong công thức bào chế 3.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của thông số kỹ thuật và quy trình bào chế tới đặc tính lý hóa của hệ tiểu phân nano 3.2.1 Kết quả ngiên cứu ảnh hưởng của thao tác nghiền mịn bằng máy nghiền bi Tiến hành bào chế hỗn dịch nano curcumin theo công thức DH1 với các điều kiện khác nhau như trong bảng 3.4 Kết quả xác định kích thước và phân bố kích thước tiểu phân được trình bày... nhiều tiểu phân ở kích thước nano, tuy nhiên vẫn còn các tinh thể lớn có kích thước micromet Hỗn dịch này sau khi tiếp tục được đồng nhất hóa áp suất cao thu được hệ tiểu phân nano đồng nhất [13] Như vậy, các ngiên cứu trên đều sử dụng dung môi hữu cơ để hòa tan curcumin Sử dụng dung môi khác nhau, hệ tiểu phân có các đặc tính lý hóa khác nhau Nhưng nhìn chung đã bào chế được hệ tiểu phân nano curcumin, ... pháp nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần trong công thức tới đặc tính lý hóa của hệ tiểu phân curcumin nano tinh thể - Ảnh hưởng của chất diện hoạt: Tiến hành bào chế hệ tiểu phân nano curcumin, thay đổi các loại chất diện hoạt khác nhau như Tween 80, PVP K30, Cremophor RH40, Poloxame F127, NaDC với nồng độ 5% và 10% (kl/kl) so với lượng curcumin Đánh giá một số đặc tính lý hóa của hệ tiểu phân nano. .. thước không đồng nhất, kích thước dưới 25 µm và vẫn ở mức micromet [13] 12 Hệ tiểu phân curcumin thu được bằng phương pháp này còn chứa nhiều tiểu phân thô, phương pháp chưa được nghiên cứu sâu  Bào chế tinh thể nano curcumin bằng phương pháp đồng nhất hóa áp suất cao Rachmawati H và cộng sự đã nghiên cứu bào chế hỗn dịch curcumin 5% (kl/kl) bằng phương pháp đồng nhất hóa áp suất cao với các chất ổn . [25]. 1.3. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ HỆ TINH THỂ NANO CURCUMIN  Bào chế tinh thể nano curcumin bằng phương pháp kết tủa Kakran M. và cộng sự đã nghiên cứu bào chế hệ nano curcumin theo phương. thiện độ hòa tan của curcumin chúng tôi tiến hành Nghiên cứu bào chế hệ tiểu phân nano curcumin với mục tiêu: Xây dựng được công thức và quy trình bào chế hệ tiểu phân nano curcumin bằng phương. pháp nghiên cứu 15 2.3.1. Phương pháp bào chế hệ tiểu phân nano curcumin 15 2.3.2. Phương pháp nghiên cứu các yếu tố thuộc về công thức ảnh hưởng tới đặc tính lý hóa của hệ tiểu phân nano curcumin