Nghiên cứu bào chế nano berberin

Copyright @ School of Medicine and Pharmacy, VNU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 3.2 KTTP, PDI của hỗn dịch berberin theo loại polyme 21 Hình 3.3 KTTP, PDI của hỗn dịch berberin theo

Trang 1

Copyright @ School of Medicine and Pharmacy, VNU

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

Trang 2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

Người hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN THANH HẢI

ThS NGUYỄN VĂN KHANH

Hà Nội - 2019

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, tôi xin bày tỏ sự kính trọng và biết ơn tới thầy giáo PGS.TS Nguyễn

Thanh Hải (giảng viên bộ môn Bào chế và Công nghiệp Dược, Khoa Y - Dược, Đại

học Quốc gia Hà Nội), người thầy đã tận tình dạy bảo, hướng dẫn và khơi gợi niềm

đam mê nghiên cứu khoa học trong tôi

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới ThS Nguyễn Văn Khanh (cán bộ bộ

môn Bào chế và Công nghiệp Dược, Khoa Y - Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội), người

thầy nhiệt tình và tận tâm, đã giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận này

Tôi xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy giáo, cô giáo, các anh, chị làm việc

và công tác tại Khoa Y - Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội đã chỉ bảo, giúp đỡ, tạo điều

kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại khoa

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và người thân – những

người đã luôn đồng hành cùng tôi

Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2019

Sinh viên

Trịnh Thị Duyên

Trang 4

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Trang 5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 3.2 KTTP, PDI của hỗn dịch berberin theo loại polyme 21

Hình 3.3 KTTP, PDI của hỗn dịch berberin theo nồng độ polyme 23 Hình 3.4 KTTP, PDI của hỗn dịch berberin theo loại chất diện hoạt 24

Hình 3.5 KTTP, PDI của hỗn dịch berberin theo nồng độ chất diện hoạt 26 Hình 3.6 KTTP, PDI của hỗn dịch berberin theo kích cỡ bi 27 Hình 3.7 KTTP, PDI của hỗn dịch berberin theo tốc độ nghiền 28

Hình 3.8 KTTP, PDI của hỗn dịch berberin theo thời gian nghiền 30 Hình 3.9 Sơ đồ bào chế nano berberin bằng phương pháp nghiền bi 31

Hình 3.10 Berberin nguyên liệu (bên trái) và bột nano berberin (bên phải) 32 Hình 3.11 KTTP, PDI của hỗn dịch nano berberin và bột nano berberin 33 Hình 3.12 Độ hòa tan của berberin nguyên liệu và bột nano berberin 34

Trang 6

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Một số chế phẩm chứa berberin trên thị trường 5

Bảng 3.1 Độ hấp thụ quang theo nồng độ của berberin tại bước sóng

Bảng 3.2 KTTP, PDI, thế zeta của hỗn dịch berberin theo loại polyme 21

Bảng 3.3 KTTP, PDI, thế zeta của hỗn dịch berberin theo nồng độ

Bảng 3.6 KTTP, PDI, thế zeta của hỗn dịch berberin theo kích cỡ bi 27

Bảng 3.7 KTTP, PDI, thế zeta của hỗn dịch nano berberin theo tốc độ

Trang 7

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2

1.1 Vài nét về berberin 2

1.1.1 Công thức hóa học và tên gọi 2

1.1.2 Tính chất lý, hóa 2

1.1.3 Định tính 3

1.1.4 Định lượng 3

1.1.5 Tác dụng dược lý 3

1.1.6 Dược động học 4

1.1.7 Một số chế phẩm chứa berberin trên thị trường 5

1.2 Tổng quan về hạt nano thuốc 5

1.2.1 Vài nét về công nghệ nano 5

1.2.2 Ảnh hưởng của kích thước nano đến sinh khả dụng của một thuốc 6

1.2.3 Các phương pháp bào chế hạt nano thuốc 8

1.2.4 Kỹ thuật nghiền bi 8

1.2.5 Đông khô 11

1.3 Một số nghiên cứu về nano berberin 12

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15

2.1 Nguyên liệu, thiết bị và đối tượng nghiên cứu 15

2.1.1 Nguyên liệu, hóa chất 15

2.1.2 Thiết bị, dụng cụ nghiên cứu 15

Trang 8

2.1.3 Đối tượng nghiên cứu 16

2.2 Nội dung nghiên cứu 16

2.3 Phương pháp nghiên cứu 16

2.3.1 Xây dựng đường chuẩn bằng phương pháp đo quang phổ hấp thụ UV-VIS 16 2.3.2 Bào chế nano berberin bằng phương pháp nghiền bi 16

2.3.3 Phương pháp đánh giá một số đặc tính của nano berberin 18

2.4 Phương pháp xử lý số liệu 19

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 20

3.1 Định lượng berberin bằng phương pháp đo quang phổ hấp thụ UV-VIS 20

3.2 Bào chế nano berberin bằng phương pháp nghiền bi 21

3.2.1 Ảnh hưởng của loại polyme tới kích thước tiểu phân 21

3.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ polyme tới kích thước tiểu phân 22

3.2.3 Ảnh hưởng của loại chất diện hoạt tới kích thước tiểu phân 24

3.2.4 Ảnh hưởng của nồng độ chất diện hoạt tới kích thước tiểu phân 25

3.2.5 Ảnh hưởng của kích cỡ bi tới kích thước tiểu phân 26

3.2.6 Ảnh hưởng của tốc độ nghiền tới kích thước tiểu phân 28

3.2.7 Ảnh hưởng của thời gian nghiền tới kích thước tiểu phân 29

3.3 Đánh giá một số đặc tính của bột nano berberin 32

3.3.1 Hình thức 32

3.3.2 Kích thước tiểu phân và phân bố kích thước tiểu phân, thế zeta 32

3.3.3 Độ hòa tan của berberin nguyên liệu và bột nano berberin 33

3.3.4 Kết quả phân tích nhiệt vi sai 34

3.4 Bàn luận 34

3.4.1 Về phương pháp bào chế nano bererin 34

3.4.2 Về xây dựng quy trình bào chế nano berberin 35

3.4.3 Về các đặc tính của bột nano berberin thu được 35

Trang 9

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 37

4.1 Kết luận 37 4.2 Đề xuất 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

Trang 10

ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay, bên cạnh việc sử dụng các dược chất có nguồn gốc hóa tổng hợp thì việc sử dụng các hợp chất có nguồn gốc từ thiên nhiên ngày càng được các nhà khoa học quan tâm Berberin là một alcaloid thuộc nhóm isoquinolin, có trong rễ, thân rễ, vỏ

của những cây thuộc chi Berberis, Hydrastis candensis, Coptis [4] Các nghiên cứu đã

chứng tỏ berberin có nhiều tác dụng dược lý tốt như chống viêm [32], chống nhiễm khuẩn [10], chống tiêu chảy và có ảnh hưởng đáng kể đến bệnh đái tháo đường [16]

Nó cũng cho thấy các tác dụng khác trên hệ thần kinh, tim mạch và có thể được sử dụng như một phương pháp điều trị ung thư [12], [26], [28], [31]

Mặc dù có nhiều ưu điểm, nhưng berberin lại bị những hạn chế trong sử dụng lâm sàng Nguyên nhân chủ yếu do berberin ít tan trong nước, khó hấp thu qua ruột, sinh khả dụng rất thấp chỉ khoảng 5% [25], [27] Bào chế berberin ở kích thước nano

có thể cải thiện độ tan và tốc độ hòa tan, từ đó giúp nâng cao sinh khả dụng

Có hai phương pháp chính để tạo ra hạt nano thuốc là: phương pháp từ dưới lên (bottom-up) và từ trên xuống (top-down) Trong đó, phương pháp bottom-up ít được sử dụng hơn vì thường phải hòa tan dược chất trong dung môi hữu cơ độc hại và khó có được phân bố kích thước hẹp [23] Với phương pháp top-down có thể sử dụng một số

kỹ thuật như nghiền bi, đồng nhất hóa, đồng nhất hóa áp suất cao Kỹ thuật nghiền bi

có nhiều ưu điểm như có thể nghiền được hạt có kích thước tiểu phân bé và duy trì trạng thái vô khuẩn của nguyên liệu

Chính vì vậy, chúng tôi tiến hành “Nghiên cứu bào chế nano berberin” với hai

mục tiêu sau:

1 Bào chế được nano berberin bằng phương pháp nghiền bi

2 Đánh giá được một số đặc tính của bột nano berberin

Trang 11

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Vài nét về berberin

Berberin là một loại isoquinolin alcaloid, màu vàng [28] Berberin có thể dễ dàng chiết xuất từ thực vật hoặc tổng hợp hóa học, thường có trong rễ, thân rễ, vỏ của

những cây thuộc chi Berberis, Hydrastis candensis, Coptis với hàm lượng khoảng 1,5

– 3% và chiếm ít nhất 82% so với alcaloid toàn phần [4]

Berberin thường được sử dụng trong lâm sàng ở dạng berberin clorid, berberin sulfat [28]

1.1.1 Công thức hóa học và tên gọi

- Cảm quan: tinh thể hay bột kết tinh màu vàng, không mùi, có vị rất đắng

- Độ chảy khi ở dạng base là 1450

C (bị phân hủy) [6]

- Độ tan: Dạng base tan chậm trong nước, hơi tan trong ethanol, khó tan trong ether Dạng muối clorid tan ở tỉ lệ 1/400 trong nước, dễ tan trong nước sôi, tan trong ethanol, thực tế không tan trong chloroform và ether Dạng muối sulfat dễ tan trong nước ở tỷ lệ 1/30, tan trong ethanol [6] Độ tan trong nước của berberin phụ thuộc vào pH, độ tan cao nhất khi pH xấp xỉ 7 [9]

- Berberin không có C bất đối nên không có đồng phân quang học [6]

Trang 12

- Hóa tính mạch kép: berberin có thể mất mạch kép tại nhân giữa để cho các hydro alkaloid không màu [6]

1.1.3 Định tính

Theo Dược điển Việt Nam V, các phương pháp định tính berberin clorid [3]:

- Phương pháp A: so sánh phổ hấp thụ hồng ngoại của chế phẩm với phổ hấp thụ hồng ngoại của berberin clorid chuẩn

- Phương pháp B: hòa tan 0,1 g chế phẩm trong 20 ml nước bằng cách đun nóng Thêm 0,5 ml acid nitric đậm đặc (TT), làm lạnh, để yên 10 min, lọc Lấy 3 ml dịch lọc và thêm 1 ml dung dịch bạc nitrat 2 % (TT), sẽ xuất hiện tủa trắng Tủa này không tan trong acid nitric loãng (TT), nhưng tan được trong dung dịch amoniac (TT) quá thừa

- Phương pháp C: hòa tan 5 mg chế phẩm trong 10 ml dung dịch acid hydrocloric 10% (TT) Lắc đều, thêm một ít bột cloramin B (TT) sẽ có màu đỏ anh đào

Trang 13

viêm [31] Berberin có tác dụng điều trị các bệnh nhiễm trùng đường ruột bằng cách

ức chế sự tăng sinh của vi khuẩn Helicobacter pylori [18]

Gần đây, một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng berberin có tác dụng điều trị bệnh đái tháo đường type 2 thông qua kích thích hoạt hóa adenosine monophosphate - activated protein kinase [16] Berberin cũng được báo cáo là một tác nhân giảm cholesterol mới,

cơ chế hoạt động khác biệt so với nhóm statins [15]

Berberin đã được chứng minh là có tác dụng tốt trên nhiều bệnh tim mạch như huyết áp, chống loạn nhịp, tăng co bóp tim, giảm sức cản ngoại vi và huyết áp, phòng ngừa huyết khối tĩnh mạch [12]

Ngoài ra, berberin cũng cho thấy tác dụng tốt trên hệ thần kinh Trong quá trình thiếu máu não, berberin chống apoptosis, bảo vệ chống lại tổn thương tế bào thần kinh, cải thiện tuần hoàn máu não [28] Berberin là một chất ức chế thuận nghịch acetylcholinesterase, giúp cải thiện việc học và trí nhớ đối với bệnh Alzheimer [28] Hoạt tính chống trầm cảm của berberin thông qua điều khiển các amin sinh học của não như: norepinephrin, serotonin, và dopamin, các thụ thể oxyd, và/hoặc thụ thể sigma [20]

Berberin còn có thể sử dụng để điều trị nhiều bệnh ung thư khác nhau như ung thư biểu mô tế bào gan [25], ung thư ruột kết ở người [31]

Sự chuyển hóa của berberin trong cơ thể có liên quan đến cấu tạo hóa học của

nó Berberin là một alcaloid amin bậc bốn liên kết dễ dàng với protein huyết tương, nên ảnh hưởng đến phân bố và mức độ hoạt động [28]

Trang 14

Một số nghiên cứu trên động vật chỉ ra rằng berberin được chuyển hóa qua gan

và bài tiết qua mật Đồng thời, một số nghiên cứu khác lại cho thấy thuốc có thể bị bài tiết ở thận [9]

1.1.7 Một số chế phẩm chứa berberin trên thị trường

Berberin được dùng phổ biến dưới dạng viên nén, viên nang, viên nén bao phim, viên nén bao đường với hàm lượng là 10 mg, 25 mg, 50 mg/ viên Berberin thường dùng đơn độc hoặc có thể thêm một số thành phần khác như mộc hương, ba chẽ,…

Bảng 1.1 Một số chế phẩm chứa berberin trên thị trường Tên biệt

50mg 50 mg Viên nén Công ty cổ phần Dược trung ương 3 Loberin 25 mg Viên nén bao

phim Công ty cổ phần Dược phẩm Nam Hà Berberin 10 10 mg Viên bao đường Công ty Cổ phần Dược phẩm Cửu

Long

1.2 Tổng quan về hạt nano thuốc

1.2.1 Vài nét về công nghệ nano

Công nghệ nano có lịch sử phát triển lâu dài, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực hóa học, sinh học, vật lý, khoa học vật liệu, y học,… Công nghệ nano được định nghĩa là các công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng, kích thước ở quy mô nanomet, nhỏ hơn 1µm [8], [23]

Hệ thống dựa trên công nghệ nano được phân chia thành vật liệu nano và thiết

bị nano Trong đó, vật liệu nano lại được chia nhỏ thành tinh thể nano và vật liệu có cấu trúc nano (gồm vật liệu dựa vào polyme như dendrimer, hạt nano, micell và không dựa vào polyme như ống nano cacbon, hạt nano kim loại, dấu chấm lượng tử) [21]

Trong y học, công nghệ nano dùng để chẩn đoán sớm và chính xác, điều trị hiệu quả với ít tác dụng phụ, đánh giá hiệu quả điều trị không xâm lấn [11]

Trang 15

1.2.2 Ảnh hưởng của kích thước nano đến sinh khả dụng của một thuốc

Một thuốc có sinh khả dụng kém là thuốc có độ tan trong nước kém và, hoặc tốc

độ hòa tan chậm trong dịch sinh học, khả năng thấm kém qua màng sinh học, hoặc bị chuyển hóa mạnh [21] Công nghệ nano tạo ra các hạt nano thuốc với kích thước nhỏ

có thể tăng độ tan, tốc độ hòa tan, tăng khả năng bám dính lên bề mặt, màng tế bào từ

đó tăng sinh khả dụng của thuốc, đem lại hiệu quả điều trị cao hơn

a) Kích thước nano làm tăng độ tan và tốc độ hòa tan:

Tăng độ tan bão hòa Cs

Với các dược chất có kích thước trong phạm vi micromet, độ tan là hằng số chỉ phụ thuộc vào tính chất lý hóa, môi trường hòa tan, nhiệt độ Nhưng khi tiểu phân có kích thước nanomet (< 1µm), độ tan bị ảnh hưởng nhiều bởi kích thước hạt Điều này được giải thích thông qua phương trình Kelvin và phương trình Ostwalde – Freundlich Phương trình Kelvin:

𝑙𝑛 𝑃𝑟

𝑃∞ =

2𝛾𝑀𝑟𝑟𝑅𝑇𝜌

Trong đó: P r là áp lực hòa tan một hạt có bán kính r, P ∞ là áp lực hòa tan một hạt vô cùng lớn, Ɣ là sức căng bề mặt, R là hằng số khí, T là nhiệt độ tuyệt đối, r là bán

kính của hạt, M r là khối lượng phân tử, ρ là mật độ hạt

Phương trình Kelvin ban đầu được sử dụng để mô tả áp suất hơi trên bề mặt cong của một giọt chất lỏng trong khí, sau được mở rộng với các tiểu phân chất rắn Theo đó, áp lực hòa tan tăng lên khi kích thước tiểu phân giảm Ở trạng thái bão hòa, xảy ra cân bằng động giữa các phân tử hòa tan và các phân tử đang kết tinh Khi áp lực hòa tan tăng có thể làm chuyển dịch cân bằng và do đó làm tăng khả năng hòa tan của dược chất

Phương trình Ostwalde – Freundlich:

Trang 16

Từ phương trình Ostwalde - Freundlich, cho thấy độ hòa tan bão hòa (Cs) của thuốc tăng khi giảm kích thước hạt r Mặc dù vậy, hiệu ứng này là không đáng kể cho các hạt lớn hơn nhưng sẽ được áp dụng cho các vật liệu có kích thước hạt trung bình dưới 1 - 2 µm, đặc biệt là dưới 200nm [30]

b) Tăng tốc độ hòa tan

Theo mô tả của Nernst–Brunner và Levich biến đổi từ mô hình của Noyes – Whitney, tốc độ hòa tan của dược chất được biểu diễn theo phương trình sau [5], [23], [30]:

𝑑𝑀

𝑑𝑡 = S 𝐷

ℎ(𝐶𝑠 - C) 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, Cs 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

Tốc độ hòa tan của các hạt nano tăng lên có thể do các nguyên nhân: tăng diện tích bề mặt, giảm bề dày lớp khuếch tán, tăng độ tan bão hòa

Diện tích bề mặt:

Giảm kích thước tiểu phân đến nanomet sẽ làm tăng độ hòa tan do tăng đáng kể diện tích bề mặt Ví dụ, khi kích thước hạt của thuốc giảm từ 8 µm xuống 200nm, diện tích bề mặt tăng lên gấp 40 lần [23]

Bề dày lớp khuếch tán:

Theo phương trình Prandtl, bề dày lớp khuếch tán [5]:

h = k (√𝐿

𝑣) Với: k là hằng số, L là độ dài quãng đường dòng chảy, v là vận tốc chuyển động tương đối của dòng chất lỏng so với bề mặt tiểu phân chất rắn

Như vậy, h giảm khi v tăng, nên bề dày lớp khuếch tán giảm khi tăng độ cong

bề mặt của tiểu phân Do đó, tiểu phân dược chất có kích thước càng nhỏ thì bề dày lớp khuếch tán càng nhỏ

Ngoài ra, trong quá trình sản xuất tạo ra các hạt nano, có thể có sự chuyển đổi từ trạng thái kết tinh sang trạng thái vô định hình (trạng thái có độ hòa tan bão hòa cao hơn), nên góp phần làm tăng độ tan và tốc độ hòa tan [30]

Trang 17

b) Kích thước nano làm tăng khả năng bám dính lên bề mặt, màng tế bào

Kích thước nano thường làm tăng độ bám dính do diện tích tiếp xúc tăng so với các hạt có kích thước lớn (khi khối lượng như nhau) [30]

1.2.3 Các phương pháp bào chế hạt nano thuốc

Ngày nay, các phương pháp sản xuất hạt nano thuốc được phân ra làm hai

nhóm lớn: bottom-up (từ dưới lên) và top-down (từ trên xuống)

a) Bottom-up

Phương pháp này thường được áp dụng trong quá trình sản xuất nguyên liệu, đặc biệt là các nguyên liệu siêu mịn (micro, nano) Trong phương pháp này, dược chất được hòa tan hoàn toàn vào một dung môi thích hợp, sau đó thêm một dung môi khác

có thể hòa lẫn với dung môi trên nhưng không hòa tan dược chất, dược chất sẽ kết tủa lại [7]

Phương pháp này có ưu điểm như: đơn giản, có thể triển khai quy mô lớn, thiết

bị không phức tạp như top-down, kết tủa tạo thành có thể ở dạng vô định hình [5], [15] Tuy nhiên nó cũng bộc lộ nhiều hạn chế:

- Dung môi hòa tan thường là dung môi hữu cơ, độc hại [5], [23]

- Rất khó kiểm soát quá trình tạo mầm và tăng trưởng tinh thể để có được phân bố kích thước hẹp [23]

Chính vì các hạn chế trên, phương pháp này hiện nay ít được dùng trong sản xuất hạt nano, chủ yếu dùng phương pháp top-down

Trang 18

Nghiền là một kĩ thuật thường được sử dụng để làm giảm kích thước tiểu phân trong lĩnh vực dược phẩm Trong quá trình nghiền, năng lượng cơ học tạo ra ứng suất làm các hạt bị căng và biến dạng Gãy vỡ xảy ra thông qua sự hình thành vết nứt và lan truyền vết nứt [19] Các loại lực tác động để nghiền mịn nguyên liệu khác nhau khi tốc

độ quay của thùng chứa khác nhau như:

- Tại tốc độ thấp, các bi lăn trên nhau và mài mòn sẽ là cơ chế chính làm giảm kích thước tiểu phân

- Khi tốc đô quay cao hơn, các viên bi sẽ bị đổ rơi xuống khi bị đưa lên vị trí tới hạn, khi đó lực va chạm do bi rơi tự do, trở thành một cơ chế nữa làm gẫy vỡ tiểu phân

- Tại tốc độ quá cao, các viên bi sẽ bị lực ly tâm ép vào thành, vì thế không có các quá trình mài mòn hay va đập xảy ra, và hiệu suất quá trình sẽ giảm nhanh chóng [7]

Nghiền làm giảm kích thước và thay đổi sự phân bố kích thước của các hạt thuốc Các tính chất này có thể được đo bằng các kỹ thuật tán xạ ánh sáng như quang phổ tương quan photon và nhiễu xạ laser Nhờ kích thước nhỏ hơn, các hạt này có thể tăng độ tan và tốc độ hòa tan [33]

Nghiền còn làm thay đổi độ nhám bề mặt và hình dạng hạt Hình dạng hạt liên quan chặt chẽ đến đặc tính và độ hòa tan Hình dạng hạt có thể được xác định bằng các

kỹ thuật phân tích hình ảnh, nhiễu xạ laser, kính hiển vi điện tử quét, kính hiển vi điện

tử truyền qua và kính hiển vi lực nguyên tử [33]

Khi nghiền, việc giảm kích thước hạt dừng lại ở một giới hạn (khi mà giảm kích thước vật liệu nghiền trở nên khó khăn hơn dù kéo dài thời gian nghiền) Lúc này, việc tiếp tục chuyển năng lượng cơ học từ máy nghiền sang thuốc dẫn đến sự tích tụ các khuyết tật trên tinh thể thuốc và làm rối loạn cấu trúc tinh thể, cuối cùng dẫn đến sự biến mất của trật tự vị trí của các nguyên tử hoặc phân tử trong tinh thể Những khiếm khuyết này có thể biểu hiện trên toàn bộ tinh thể dẫn đến sự vô định hình hoàn toàn của thuốc hoặc bị giới hạn ở các bề mặt tinh thể trong trường hợp một lớp mỏng, vô định hình có thể được hình thành xung quanh lõi tinh thể (có trật tự) Trong những trường hợp này, sự vô định hình của thuốc là kết quả của quá trình nghiền giúp cải thiện khả năng hòa tan và đặc tính hòa tan của thuốc [33]

Trang 19

Nghiền bi có một số ưu điểm như:

- Nghiền được bột rất mịn

- Là thiết bị nghiền kín nên có thể sử dụng để nghiền cả khô và ướt, nghiền trong môi trường khí trơ

- Có thể duy trì được trạng thái vô khuẩn của nguyên liệu [7]

Tuy nhiên, thiết bị này có nhược điểm là thời gian nghiền kéo dài và vì thế dễ làm tăng tạp trong nguyên liệu [7]

b) Thiết bị nghiền bi

Nghiền bi có cấu tạo gồm một thùng chứa hình trụ quay, một nửa được nạp các viên bi có kích thước khác khau (bi nhỏ cho hiệu suất nghiền cao do diện tích bề mặt tiếp xúc lớn) được chế tạo từ kim loại hoặc sứ Hoạt chất cần nghiền được thêm vào đến khoảng 60% thể tích của thùng [7] Tốc độ quay của buồng bằng 50 – 80 % tốc độ tới hạn (tốc độ tới hạn được định nghĩa là tốc độ mà tại đó các viên bi ngừng chảy do lực ly tâm) [33]

Trang 20

Mức độ giảm kích thước có thể đạt được trong các kỹ thuật xay khô này được giới hạn trong một vài micromet, khi độ hòa tan của thuốc rất thấp, việc giảm kích thước của nó xuống phạm vi micromet là không đủ để tăng tốc độ hòa tan và hấp thu qua đường ruột [33]

- Nghiền ướt:

Hạt nano thường được sản xuất bằng phương pháp nghiền ướt Hỗn dịch thô được đưa vào máy nghiền có chứa các bi nghiền nhỏ, siêu cứng làm bằng thủy tinh, muối zirconium, gốm sứ, nhựa (ví dụ: polystyrene liên kết ngang) hoặc các polyme đặc biệt như các dẫn xuất polystyrene cứng [5]

Nồng độ thuốc trong hỗn dịch có thể dao động từ 5 - 40% w / v Các chất ổn định như polyme và, hoặc chất diện hoạt được sử dụng để hỗ trợ sự phân tán của các hạt Trong trường hợp không có chất ổn định thích hợp, năng lượng bề mặt cao của các hạt nano sẽ dẫn đến sự kết tụ các tinh thể thuốc Nồng độ các chất ổn định polymer có thể dao động từ 1 - 10% w / v và nồng độ chất hoạt động bề mặt nói chung nhỏ hơn 1% w / v Nếu cần có thể thêm các tá dược khác như chất đệm, muối và chất pha loãng như đường vào hệ phân tán để tăng cường sự ổn định [23]

Hiệu quả của quá trình phụ thuộc vào: loại và nồng độ polyme, loại và nồng độ chất diện hoạt, thời gian nghiền, tốc độ nghiền, môi trường nghiền (kích cỡ và khối lượng bi), khối lượng thuốc và thiết kế nghiền [34]

Sau khi nghiền ướt, thu được hỗn dịch nano thuốc, để chuyển đổi từ hỗn dịch nano thành dạng rắn, nước phải được loại bỏ để thu được bột khô ổn định về mặt vật lý

và hóa học hơn [29] Mục tiêu của bột nano rắn là phải giải phóng hạt nano và có độ

ổn định vật lý khi lưu trữ lâu dài Dung môi từ hỗn dịch nano có thể loại bỏ bằng các quá trình làm khô như chất lỏng giường máy sấy (fluid bed coating / granulation), phun sấy, đông khô [23]

1.2.5 Đông khô

a) Nguyên lý hệ thống đông khô

Hệ thống này bao gồm đóng băng một thực phẩm hoặc dược phẩm, trước khi xử

lý sản phẩm lạnh dưới chân không cao Nước ngưng tụ trong sản phẩm được chuyển thành hơi và được loại bỏ bằng bơm chân không, do đó làm khô sản phẩm [13]

Trang 21

b) Chu trình đông khô

Chia làm ba bước [29]:

- Đóng băng (hóa rắn): Vào cuối giai đoạn đóng băng ban đầu, nước có mặt ở hai dạng:

+ Nước đá tinh khiết, ở dạng tinh thể

+ Phần còn lại, ở dạng hỗn hợp không đặc (tốt nhất giống như bột nhão) Pha này là dung dịch đậm đặc trong đó nước đóng vai trò là dung môi

- Sấy sơ cấp (thăng hoa băng): Khi nước trong sản phẩm bước vào pha khí, nước đá

và nước dung môi hoạt động khác nhau

+ Nước dung môi bốc hơi với entanpi hóa hơi tương ứng với sự chuyển từ pha lỏng sang pha hơi, với điều kiện rằng nhiệt hòa tan của chất rắn trong nước dung môi bằng không

+ Băng được thăng hoa Entanpi của sự thăng hoa là tổng của entanpi của phản ứng nóng chảy và entanpi của sự hóa hơi

Do đó, đông khô đòi hỏi một lượng nhiệt đáng kể Trong suốt quá trình, nước đá trong sản phẩm phải được ngăn chặn tan chảy Nhiệt có thể được cung cấp theo ba cách sau: sưởi lò vi sóng nội bộ, gia nhiệt tiếp xúc, sưởi hồng ngoại [13]

- Sấy thứ cấp (giải hấp nước không đóng băng): cuối cùng, sự hóa hơi dung môi nước còn lại có thể thực hiện ở nhiệt độ cao hơn [13]

c) Ưu, nhược điểm của phương pháp đông khô:

Ưu điểm:

- Sấy khô ở nhiệt độ rất thấp, sản phẩm không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ

- Hiệu suất thu hồi chất rắn cao [7]

Nhược điểm:

- Quá trình chậm, cần có thiết bị đặc biệt [7]

1.3 Một số nghiên cứu về nano berberin

Để cải thiện nhược điểm độ hòa tan kém, hấp thu kém của berberin, rất nhiều nghiên cứu đã được tiến hành nhằm tạo ra nano berberin (BBR) Khóa luận này chỉ giới thiệu tóm tắt một số nghiên cứu

Năm 2018, Sahibzada và các cộng sự đã bào chế nano BBR bằng 2 phương pháp kết tủa bay hơi dung môi (EPN) và kết tủa bằng thay đổi dung môi (APSP)

Trang 22

- Phương pháp EPN: đầu tiên thêm nhanh hexan (dung môi không hòa tan BBR) vào dung dịch BBR bão hòa (dung môi ethanol), hỗn dịch nano được hình thành Hạt thuốc nano thu được bằng cách bay hơi nhanh dung môi trong chân không

- Phương pháp APSP: chuẩn bị dung dịch BBR bão hòa (dung môi ethanol), rồi bơm nhanh vào một lượng nước khử ion (dung môi không hòa tan BBR), dùng bơm tiêm, tốc độ dòng chảy cố định 1mL/phút, đồng thời khuấy cơ học 3000 vòng/ phút Sau đó hỗn dịch nano được bay hơi chân không để loại bỏ dung môi, thu được hạt thuốc có kích thước nano

Kết quả: KTTP nano BBR trung bình bằng phương pháp EPN là 71,53nm, bằng APSP

là 102,62 nm Khi phân tích DSC không có sự chuyển đổi từ dạng kết tinh sang vô định hình ở cả hai mẫu nano BBR Sau 15 phút, cả 2 mẫu nano BBR đều hòa tan trên 70%, BBR nguyên liệu hòa tan thấp dưới 20% ở pH 6,8 Hạt nano BBR bào chế được cho thấy khả năng kháng một số vi khuẩn Gram âm, Gram dương và kháng nấm [22]

Nano berberin còn được bào chế bằng phương pháp đồng nhất hóa áp suất cao (HPH) Đầu tiên, bột BBR clorid phân tán trong dung dịch nước chứa chất diện hoạt, nồng độ khoảng 0,5% sử dụng máy đồng nhất hóa tốc độ cao 5000 vòng/10 phút, sau

đó hỗn hợp được chuyển qua máy đồng nhất hóa áp suất cao phòng thí nghiệm, 5 chu

kì ở 500 bar và 15 chu kì ở 1500 bar

Kết quả: nano BBR có KTTP trung bình 72,4 nm với PDI = 0,302, thế zeta 6,95 mV

Kết quả phân tích DSC chỉ ra đã hình thành chất rắn vô định hình nano BBR Hỗn dịch nano BBR cũng cho thấy tác dụng chống tiểu đường trên mô hình chuột mắc bệnh tiểu đường [26]

Lin và cộng sự đã tạo ra hạt nano liên hợp fucose nạp BBR bằng cách: Tổng hợp chitosan liên hợp fucose (fucose-chitosan), sau đó tạo hạt nano liên hợp fucose gồm fucose- chitosan và heparin được điều chế bằng phương pháp ion hóa đơn giản với khuấy từ nhiệt độ phòng Cuối cùng, BBR được nạp vào hạt nano liên hợp fucose bằng phương pháp đông khô

Kết quả: hạt nano liên hợp fucose nạp BBR có KTTP 198,8 ± 6,9 nm, thế zeta 30,1 ±

0,9 mV Nano liên hợp fucose nạp BBR có thể kiểm soát giải phóng tại vùng nhiễm

Trang 23

Năm 2017, Wang và các cộng sự đã bào chế được hạt nano Janus Fe3O4-mSiO2bao gồm một đầu Fe3O4 để nhắm mục tiêu từ tính và thân SiO2 để cung cấp berberine Đầu từ với đường kính khoảng 100nm và một thân silica có chiều dài khoảng 200nm Các hạt nano này giải phóng thuốc chọn lọc tại tế bào ung thư, có hiệu quả mạnh hơn,

ít độc tính hơn BBR tự do [25]

BBR còn được phân phối dưới dạng các hạt micell ngược khan có kích thước nano Hạt micell này có cấu tạo gồm pha dầu ngoài là hỗn hợp của cyclohexan / dichloromethan/ dietyl ete (4: 1: 1, v / v / v) có chứa phosphatidylcholin đậu nành, pha nước bên trong là berberin đã hòa tan trong nước, nồng độ thuốc ban đầu là 2 mg / ml Đầu tiên dùng siêu âm (có làm lạnh) để tạo nhũ tương, sau đó nhũ tương được đông khô Hạt micell ngược khan chứa BBR có kích thước là là 36 ± 2,1nm, chúng an toàn,

có khả năng tăng cường sinh khả dụng, tăng hiệu quả chống tiểu đường so với BBR [24]

Liposome berberin cũng đã được Lin và các cộng sự bào chế vào năm 2013, bằng quy trình sử dụng một bộ phương pháp khác nhau, bao gồm phương pháp hydrat hóa màng mỏng (TF), phương pháp bay hơi ngược pha (RE), phương pháp ép đùn (E), hương pháp đồng nhất áp suất cao(H), phương pháp lọc gel (G) và phương pháp thẩm tích (D) Các phương pháp TF và RE đã được sử dụng để tạo thành liposome berberine; các phương pháp E và H đã được áp dụng để giảm kích thước và chỉ số phân

bố kích thước (PDI) của liposome Liposome BBR được phân lập bằng phương pháp G hoặc D Ba quy trình này được kí hiệu là TF-E-G, TF-H-G, and RE-E-D, dựa trên trình tự các phương pháp đã được đề cập ở trên Kết quả của các nghiên cứu in vivo chỉ

ra rằng liposome làm giảm tỉ lệ loại bỏ BBR trong cả huyết tương và mô Liposome BBR cho thấy tác dụng ức chế sự phát triển khối u trong chuột mang khối u HepG2 [17]

Trang 24

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên liệu, thiết bị và đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Nguyên liệu, hóa chất

Bảng 2.1 Nguyên liệu, hóa chất

10 Berberin clorid chuẩn

1 Cân kĩ thuật Sartorius practum 612-1S (Đức)

2 Máy siêu âm Elmasonic S100H (Đức)

3 Tủ sấy Binder (Đức)

4 Máy nghiền bi hành tinh (planetary ball mill) SFM-1 (Mỹ)

5 Hệ thống thiết bị phân tích kích thước, thế zeta Horiba SZ100 (Nhật Bản)

6 Cân phân tích AY 129, Shimadzu (Nhật Bản)

7 Máy đo quang UV- 2600 Shimadu (Nhật Bản)

8 Hệ thống đo độ hòa tan DRS - 14 (Ấn Độ)

9 Máy phân tích quét nhiệt vi sai DSC LINSEIS (Đức)

10 Máy đông khô EYELA (Nhật Bản)

Dụng cụ

Cốc thủy tinh, đũa thủy tinh, phễu, ống nghiệm, bình định mức

Pipet, micro pipet,…

Trang 25

2.1.3 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: nano berberin

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Bào chế nano berberin bằng phương pháp nghiền bi: Khảo sát ảnh hưởng của loại và nồng độ polyme, loại và nồng độ chất diện hoạt, cỡ bi, tốc độ nghiền, thời gian nghiền

- Đánh giá một số đặc tính của bột nano berberin: hình thức, KTTP, phân bố KTTP, thế zeta, phân tích nhiệt vi sai, độ hòa tan

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Xây dựng đường chuẩn bằng phương pháp đo quang phổ hấp thụ UV-VIS

Cân chính xác khoảng 0,0015 g berberin cho vào bình định mức 100 ml Thêm khoảng 80 ml ethanol tuyệt đối, siêu âm cho tan hoàn toàn, thêm ethanol vừa đủ đến vạch 100ml

Pha loãng thành các dung dịch có nồng độ lần lượt là 5; 7,5; 10; 12,5 µg/ml trong ethanol Đo mật độ quang của các dung dịch này ở bước sóng 348 nm Mẫu trắng

là môi trường tương ứng

Từ kết quả thu được, xây dựng phương trình hồi quy thực nghiệm, vẽ đồ thị biểu thị sự tương quan giữa mật độ quang và nồng độ berberin

2.3.2 Bào chế nano berberin bằng phương pháp nghiền bi

Bào chế nano berberin theo quy trình sau:

Cho bi zirconium oxid, berberin nguyên liệu, polyme, chất diện hoạt, nước vào bình chứa hình trụ rồi nghiền với cỡ bi, tần số và thời gian nhất định Sau đó, đưa hỗn dịch nano berberin về dạng bột bằng phương pháp đông khô Điều kiện và quy trình bào chế được biểu diễn trong Hình 2.1

Định dạng
Số trang	51
Dung lượng	1,81 MB