Thuốc tiêm tác dụng kéo dài theo cơ chế sử dụng polyme

Thuốc tiêm tác dụng kéo dài theo cơ chế sử dụng polyme

Tiểu luận sinh dược học bào chế:

Thuốc tiêm tác dụng kéo dài theo cơ chế sử dụng polyme

Tóm lược

Rất dễ dàng áp dụng để phát triển hệ tiêm hydrogel nhạy nhiệt trên quy mô công nghiệp., gel nhanh chóng đi vào trong cơ thể và cho phép giải phóng liên tục thuốc, hydrogel poloxamer- based chứa piroxicam là một mẫu thuốc bao gồm poloxamer, natri hydroxid và natri clorid sử dụng phương pháp làm lạnh Đặc tính lưu biến, hòa tan và dược động học của thuốc sau khi tiêm bắp ở thỏ được đem đi đánh giá Trong số các thành phần được kiểm tra, natri hydroxid và piroxicam làm giảm độ nhớt và làm chậm quá trình đông của gel đường tiêm Tuy nhiên, natri clorid lại có tác dụng ngược lại Gel nhạy nhiệt dùng đường tiêm có chứa 2,5% piroxicam, 15%

P 407, 17% P 188, 0,01% natri hydroxid và 1,6% natri clorid gần như ngay lập tức được sản xuất trên quy mô công nghiệp, kể từ khi nó dễ dàng được kiểm soát trong tiêm bắp và gel hóa nhanh chóng trong cơ thể Thành phần thuốc được hòa tan trong hydrogel bằng cách khuếch tán Fickian qua kênh bổ sung micelle nước của ma trận gel Natri clorid hầu như không ảnh hưởng đến cơ chế hòa tan hoặc tỷ

lệ hòa tan của thuốc trong gel đường tiêm Hơn nữa, nồng độ thuốc trong huyết tương duy trì trong 4 ngày và cho AUC cao gấp 150 lần so với dung dịch piroxicam Vì vậy, rất thiết thực nếu dùng piroxicam trong một dạng cho phép thuốc được giải phóng ổn định trong một thời gian dài, từ đó nâng cao sinh khả dụng

Giới thiệu

Việc sử dụng các dạng thuốc kiểm soát giải phóng trong điều trị các chứng đau mãn tính là cách tốt nhất để cải thiện hiệu quả trong điều trị, sự tuân thủ phác đồ

của bênh nhân, và khả năng phục hồi các hoạt động xã hội đối với bệnh nhân Hydrogel nhạy nhiệt phải trải qua quá trình chuyển đổi sol- gel để có thể đáp ứng với những thay đổi nhiệt độ, đây là vấn đề chính với hệ vận chuyển tác dụng kéo dài và kĩ thuật mô ví dụ như là hệ tiêm depot Poloxamer hay còn gọi là chuỗi polymer của poly(oxyethylen)- poly(oxypropyle)- poly(oxyethylen) đang được nghiên cứu như là một base tiềm năng của hydrogel nhạy nhiêt Nó có thể mang một lượng thuốc vừa đủ, tăng khả năng hòa tan trong nước, dung nạp thuốc, phân hủy sinh học, không độc tính và kiểm soát giải phóng Hơn nữa dung dịch poloxamer được biết đến với hiện tượng đông nhiệt nghịch, tồn tại ở dạng lỏng khi nhiệt độ thấp và keo lại khi tăng nhiệt độ Đã có nhiều nỗ lực nhằm làm giảm nhiệt

độ đông đặc của dung dịch base poloxamer Có thể điều chỉnh bằng cách biến đổi các chất liên kết chéo và monomer, trộn các loại poloxamer khác nhau, thay đổi khối lượng poloxamer và thay đổi pH hay lực ion Tuy nhiên trong các chế phẩm dược, nhiệt độ đông lại của các dung dịch poloxamer được điều chỉnh bằng cách phối hợp các poloxamer và các thành phần thích hợp Các hydrogel nhạy nhiệt được sử dụng như một chất kiểm soát vận chuyển và giải phóng trong thuốc tiêm

và thuốc đặt hệ trực tràng Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu trước đó chỉ tập trung vào thuyết lưu biến, các thí nghiệm invivo và invitro kéo dài tác dụng giải phóng của base poloxamer hydrogel nhạy nhiệt Hiện vẫn chưa có đủ các thông số thực tế về khả năng chảy của thuốc trong ống tiêm và thời gian gel hóa, mặc dù 2 yếu tố này rất quan trọng cho việc phát triển hydrogel nhạy nhiệt nhằm mong muốn đưa thuốc vào cơ thể và gel hóa được nhanh chóng, từ đó cho phép áp dụng thực tế trong các sản phẩm dược

Trong nghiên cứu này, để có được những thông tin về đặc tính lưu biến phù hợp nhằm đưa ra cách sử dụng trong thực tế cho hydrogel nhạy nhiệt base poloxamer

với poloxamer, natri hydroxyd, natri clorid dùng phương pháp làm lạnh, khả năng chảy trong ống tiêm và gel hóa của nó cũng được đánh giá Bên cạnh đó, tính chất dược động được cũng đã được chỉ ra sau khi tiêm bắp cho thỏ Piroxicam tan kém trong nước được sử dụng là loại chất có tác dụng giảm đau ngắn dùng trong các cơn đau mãn tính

Trang 2:

2 Nguyên liệu và phương pháp:

2.1 Nguyên liệu:

Piroxicam và NaCl được tài trợ bởi hóa chất DC ( Seoul, phía nam Hàn Quốc), Poloxamer 407 (P 407) và poloxamer 188 (P 188) từ BASF (Ludwigshafen, Đức) Ống màng bán thấm (Spectra màng ống số 1 ) mua từ Spectrum Medical Industries Inc (Los Angeles, CA, USA) Những thuốc thử khác sử dụng mà không cần tinh chế thêm

2.2 Quy trình bào chế:

Các gel tiêm poloxamer được chuẩn bị cho các tỷ lệ các nhau của piroxicam ,

P 407, P 188, NaCl và NaOH sử dụng phương pháp lạnh (Choi et al., 1998a; Yong

et al., 2004) Các thành phần chi tiết của mỗi gel tiêm piroxicam như sau (Bảng 1):

Tóm lại, hòa tan P 407 và P 188 trong nước cất ở 4°C kết hợp khuấy nhẹ nhàng Dung dịch poloxamer được để qua đêm trong tủ lạnh cho đến khi tạo thành dung dịch trong Sau đó thêm các lượng khác nhau của NaOH, Piroxicam và NaCl vào dung dịch poloxamer, kết hợp khuấy nhẹ nhàng, để qua đêm ở 4°C

2.3 Độ hòa tan

Mỗi hydrogel poloxamer chứa 100 mg piroxicam đã được đưa vào một ống màng bán thấm Cả hai bên của ống được gắn với một sợi dây để tránh rò rỉ Sau

đó các ống màng bán thấm được đặt vào máy đo độ hòa tan (DST-600, Fine Chemical, Korea), thiết lập thông số môi trường hòa tan: nhiệt độ 36,5°C, tốc độ mái chèo 100 rpm, 60 ml dung dịch đệm (pH 7,2) Vào khoảng 1h, lấy 0,5 ml môi trường làm mẫu thử, lọc (Choi et al., 1998b; Yong et al., 2004) Dung dịch thu được đem đi phân tích bằng HPLC

2.4 Dược động học

2.4.1 Thử nghiệm in vivo

Thỏ cái New-Zealand nặng khoảng 1,8 kg cho nhịn ăn trong 24h trước khi tiến hành thí nghiệm nhưng được phép uống nước Chia mười thỏ làm hai nhóm Mỗi thỏ cho uống dung dịch piroxicam hoặc tiêm hydrogel (0,2 ml/kg tương đương piroxicam 5mg/kg) Quá trình chăm sóc thỏ tiến hành theo các nguyên tắc hướng dẫn trong sử dụng động vật thử độc tính được thông qua vào năm 1989 và được sửa đổi vào năm 1999 bởi Hiệp hội các nhà độc chất học (SOT, 1999) Hơn nữa, các nghiên cứu trên động vật đã được Viện tài nguyên động vật của đại học Yeungnam phê duyệt

2.4.2 Quản lý và lấy máu:

Tất cả thỏ được lưu giữ tại 20°C và 70% RH với chu kỳ 12h sáng/tối trong 1 tuần trước khi đem vào thử nghiệm Tiêm bắp vào chân sau thỏ dung dịch piroxicam và hydrogel tiêm Sau đó lấy 0,3 ml máu mẫu tại các khoảng thời gian khác nhau từ tĩnh mạch tai trái hoặc tai phải vào ống kính heparin và ly tâm tại 3000 × g trong

15 phút, sử dụng máy ly tâm 5415C (Eppendorf, USA) (Blonder et al., 1999; Negrin et al., 2004)

2.4.3 Phân tích mẫu máu

Plasma (0,1 ml) được trộn đều với 0,1 ml acetonitril, 0,01 ml axit percloric 60% và 25µl dung dịch acetonitrile chứa indomethacin (100 g / ml) là một chuẩn nội, ly tâm ở 12.000 × g trong 10 phút để kết tủa protein

Phần dịch: Trang 3

2.5.4 Phân tích dữ liệu dược động học và thống kê

Diện tích dưới đường cong nồng độ thuốc- thời gian từ không đến vô cùng (AUC), thời gian lưu trung bình (MRT), việc loại bỏ hằng số (Kel), thời gian bán thải (t1/2) được tính toán bằng cách sử dụng một phân tích noncompartmental

(WinNonlin; professional edition, version 2.1; pharsiquit, Mountain View, CA, USA) Nồng độ của thuốc tối đa trong huyết tương (Cmax) và thời gian để thuốc đạt nồng độ tối đa trong huyết tương (Tmax) được lấy trực tiếp từ các dữ liệu huyết tương (Gibaldi và Perrier, 1982) Mức ý nghĩa thống kê (p <0,05) được đánh giá bằng Student’s t-test giữa hai phương tiện cho dữ liệu không ghép cặp Tất cả các

dữ liệu được thể hiện dưới dạng trung bình ± độ lệch chuẩn (SD) hoặc trung bình (dãy) cho Tmax

3 Kết quả và thảo luận

Nhiệt độ gel hóa là nhiệt độ mà tại đó các pha lỏng làm chuyển đổi thành dạng gel Phạm vi nhiệt độ gel hóa thích hợp cho một gel đường tiêm là 30-36 ◦C (Choi et al, 1998; Yong et al., 2004) Nếu nhiệt độ gel hóa của gel dạng tiêm là thấp hơn

30◦C, sự gel hóa xảy ra ở nhiệt độ phòng, dẫn đến khó khăn trong sản xuất, xử lý

và quản lý Nếu nhiệt độ gel hóa cao hơn 36 ◦C, gel dạng tiêm vẫn còn là một chất lỏng ở nhiệt độ cơ thể, và do đó không kiểm soát giải phóng của thuốc trong cơ thể Vì vậy, các gel dạng tiêm phải có nhiệt độ gel hóa thích hợp (30-36 ◦C) , ở dạng chất lỏng ở nhiệt độ phòng và tạo thành pha gel ngay lập tức trong cơ thể Căn cứ khả năng của gel dạng tiêm với nhiệt độ gel hóa thích hợp (30-36 ◦ C), hỗn hợp poloxamer của P 407 và P 188 được lựa chọn do tính chất tạo gel nhạy nhiệt của chúng Ngoài ra, P 407 và P 188 được biết là có những đặc điểm độc tính thấp, mức độ kích thích da tương đối thấp, hòa tan với nước tốt, khả năng hòa tan cao, giải phóng thuốc tốt và có khả năng tương thích với các hóa chất khác (Choi et al, 2008; Veyrier et al., 1999) Trước đây nó đã được báo cáo rằng các hỗn hợp của 15% P 407 và 15-20% P 188 tạo thành một chất lỏng ở nhiệt độ phòng và gel ở nhiệt độ cơ thể (Choi et al, 2008; Yun et al., 1999) Trong sự phát triển của gel dạng tiêm thermosensitive, ống tiêm là một yếu tố quan trọng, ảnh hưởng dễ dàng đến sự quản lý của gel tiêm vào cơ thể Trong một nghiên cứu sơ bộ, ngưỡng cửa của ống tiêm-khả năng phù hợp cho một gel dạng tiêm đã được khảo sát bằng cách dùng gel dạng tiêm vào bắp của một con thỏ bằng cách sử dụng một ống tiêm có kim tiêm.Ở ngưỡng dưới khả năng bơm tiêm, dễ dàng để mà không cần tách kim

ra khỏi ống tiêm Tuy nhiên, ở ngưỡng trên, rất khó để tiêm bắp và tách kim ra khỏi ống tiêm Trong các bản gel có chứa poloxamer, ngưỡng trong ống tiêm là độ nhớt khoảng 300 mPa s ở 25 ◦C Một yếu tố khác để xem xét là thời gian gel hóa ,

đó là thời gian thực cho gel dạng tiêm để thay đổi từ trạng thái lỏng sang một gel ở

36,5 ◦C Gel dạng tiêm với thời gian gel hóa tương đối nhanh sẽ cho thấy kiểm soát tốt hơn giải phóng của thuốc trong cơ thể Trong một nghiên cứu sơ bộ, ngưỡng sự đông đã được khảo sát bằng cách nghiêng gel tiêm tại 36,5 ◦C (Dumortier et al, 1991; Ricci et al, 2002) Ngưỡng dưới đặc lại khi nghiêng, gel dạng tiêm chảy như một chất lỏng Tuy nhiên, ngưỡng trên, gel tiêm duy trì trạng thái gel và không chảy Trong các bản gel có chứa poloxamer, ngưỡng trong ống tiêm-khả năng là một độ nhớt khoảng 4000 mPa s ở 36,5 ◦C Vì vậy, trong nghiên cứu này, thời gian đông đặc có nghĩa là thời gian thực hiện cho các gel tiêm để đạt được một độ nhớt khoảng 4000 mPa s trong 36,5 ◦C Thời gian đông lại được lấy trực tiếp từ các dữ liệu độ nhớt ở 36,5 ◦C (xem Figs 1-4) Các đặc tính nhiệt đông đặc của poloxamer gel tiêm đã được nghiên cứu bằng cách đo độ nhớt của mẫu thử tại 25 và 36,5 ◦C Việc đo độ nhớt được xem như là một phương pháp kiểm soát chất lượng để đánh tác động của gel ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ sinh học Đầu tiên, tác dụng của

P 188 vào độ nhớt của gel tiêm ở 25 và 36,5 ◦C đã được khảo sát Các gel tiêm đã được chuẩn bị bằng cách sử dụng phương pháp nguội với tỷ lệ khác nhau P 407 và

P 188, và đặc tính lưu biến của họ đã được đánh giá (Bảng 1, I-IV) Khi nồng độ P

188 trong gel tiêm tăng, độ nhớt tăng 25 ◦C (Bảng 1, I-IV) Các gel tiêm có chứa 15% P 407 và 15-20% P 188 đã được dễ dàng để quản lý tiêm bắp do độ nhớt của 150-240 mPa s ở 25 ◦C, mà là dưới ngưỡng độ nhớt của 300 mPa s ở 25 ◦C Khi thời gian đã qua, độ nhớt của tất cả

Thời gian tăng độ nhớt của các thuốc tiêm dạng gel tăng nhanh, và sau đó duy trì

độ nhớt hằng định (Fig 1) Nồng độ P 188 trong thuốc tiêm dạng gel cao hơn, độ nhớt hằng định hơn Tương tự như vậy, P 188 rút ngắn thời gian đông lại của của thuốc tiêm dạng gel, tại thời điểm đó độ nhớt khoảng 4000 mPa s ở 36,5 ◦C (Fig 1)

Hình 1: Ảnh hưởng của piroxicam đến độ nhớt của gel tiêm tại 36,5 ◦ C ( gel tiêm bao gồm 15% P 407, 17% P 188, 0,01% sodium hydroxide và 0-4% piroxicam)

Để nghiên cứu ảnh hưởng của natri hydroxide tới độ nhớt của gel tiêm, chuẩn bị gel có thành phần 15% P 407, 17% P 188 và 0-0,03% natri hydroxide, và sự ảnh hưởng được đánh giá (Bảng 1, II, V-VII) Natri hydroxide được sử dụng để hòa tan piroxicam trong nghiên cứu này (Piao et al., 2007, 2008)

Bảng 2: Động học giải phóng

Nồng độ Natri hydroxide tăng, độ nhớt của gel tiêm giảm ở 25 ◦C và 36,5 ◦C (Bảng 1, II, V-VII; Sung 2) Hơn nữa, sodium hydroxide kéo dài các thời gian đông lại của gel tiêm (Hình 2; Bảng 1, II, V-VII) Những gel tiêm dễ dùng qua đường tiêm bắp vì độ nhớt của chúng 80-180 mPa s ở 25 ◦C, mà dưới ngưỡng giới hạn của độ nhớt 300 mPa s ở 25 ◦C

Để nghiên cứu tác dụng của piroxicam vào độ nhớt của gel tiêm, các đặc tính lưu biến của gel tiêm với thành phần với 15% P 407, 17% P 188, 0,01% natri hydroxide và 0-4% piroxicam được đánh giá (Bảng 1, V VIII-X) Những gel tiêm

rõ ràng và đồng nhất, do thuốc được hòa tan trong dịch poloxamer kiềm Các nồng

độ piroxicam cao hơn, thì có độ nhớt thấp hơn của gel tiêm là 25 ◦C và 36,5 ◦C (Bảng 1, V, VIII-X; Hình 3) Thuốc kéo dài thời gian đông lại của gel tiêm (Hình 3; Bảng 1, V, VIII-X) Những gel tiêm dễ dùng qua đường tiêm bắp với độ nhớt dưới ngưỡng giới hạn 300 mPa s ở 25 ◦C Tuy nhiên, tất cả gel tiêm có chứa Piroxicam có thời gian đông lại tương đối thấp (Bảng 1, V, VIII-X)

Như vậy, hệ gel dùng đường tiêm với thời gian đông tương đối cao đã bào chế bằng cách thêm 0,4-2% NaCl, 15% P 407, 17% P 188, 0,01% NaOH và 2,5% piroxicam (Bảng 1, IX, XI-XV) NaOH được sử dụng để kiểm soát sự đông (Choi

et al., 1999) Khi nồng độ NaCl trong dung dịch poloxamer tăng, độ nhớt của gel tiêm tăng ở 25 ◦C và 36,5 ◦C (Bảng 1, IX, XI-XV; Hình 4) Các gel tiêm có chứa ít

hơn 1,6% NaCl là dễ dàng để quản tiêm bắp, với độ nhớt 90-190 mPa s ở 25 ◦C, dưới ngưỡng độ nhớt 300 mPa s ở 25 ◦C Tuy nhiên, các gel tiêm có chứa 2,0% NaCl rất khó để dùng tiêm bắp vì nó có một độ nhớt khoảng 330 mPa s ở 25 ◦C NaCl làm rút ngắn thời gian đông lại của gel tiêm (Hình 4; Bảng 2, IX, XI-XV) Trong số các gel tiêm dễ dàng dùng tiêm bắp, gel tiêm có chứa 1,6% natri clorua

có thời gian đông nhanh nhất khoảng 6 phút

Hình 4 Ảnh hưởng của natri clorua đến độ nhớt của gel tiêm tại 36,5 ◦ C ( gel tiêm đã bao gồm 15% P 407, 17% P 188, 0,01% sodium hydroxide, 2,5% piroxicam và 0-2% natri clorua.)

Các phân tích tính lưu biến của gel tiêm chỉ ra rằng các loại thuốc và các thành phần thường có tác động đáng kể đến các đặc tính lưu biến của hydrogel

poloxamer Tất cả các gel tiêm trải qua một quá trình chuyển đổi rõ ràng sol-gel (hòa tan – đông gel) có nồng độ khác nhau, poloxamer 30-35% (Hình 1-4) Ở nhiệt độ phòng, các dung dịch là các chất lỏng nhớt có thể chảy dễ dàng Trường hợp ngoại lệ, công thức XV, các gel tiêm là dễ dàng để tiêm bắp thông qua một kim 20-gauge, khi độ nhớt dưới ngưỡng 300 mPa s ở 25 ◦C Các dung dịch được đun nóng đến nhiệt độ sinh học và chuyển thành gel Các gel chuyển lại dạng dung dịch khi nhiệt độ giảm xuống 25 ◦C Sự đông tụ phụ thuộc nhiệt độ của các dung dịch poloxamer có thể được giải thích bởi một sự thay đổi cấu hình (Choi et al., 1998a, 1999) Phân tử Poloxamer biểu hiện một cấu hình zigzag Với nhiệt độ tăng, cấu hình zigzag của poloxamer có thể được chuyển đổi thành một cấu hình xếp chặt uốn khúc, tạo thành một gel chặt chẽ hơn và độ nhớt cao hơn (Choi et al, 1998; Kim et al, 1998;.Watanabe et al, 1990) NaOH và piroxicam giảm độ nhớt của gel tiêm và kéo dài thời gian đông lại của gel tiêm Tuy nhiên, ản hưởng của natri clorua thì ngược lại