Bài viết này nghiên cứu bào chế nhũ tương nano nhỏ mắt diclofenac bằng thiết bị phân cắt tốc độ cao. Theo mô hình thiết kế thí nghiệm, đã bào chế được 30 mẫu NTN. Loại và lượng các thành phần trong công thức NTN, tốc độ và thời gian khuấy được lựa chọn là biến độc lập.
TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 1-2013 NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ NHŨ TƢƠNG NANO NHỎ MẮT DICLOFENAC BẰNG THIẾT BỊ PHÂN CẮT TỐC ĐỘ CAO Đặng Thị Hiền*; Nguyễn Hồng Vân*; Nguyễn Thị Phượng*; Nguyễn Trần Linh* TĨM TẮT Nhũ tương nano (NTN) nhỏ mắt chứa axít diclofenac bào chế từ hỗn hợp gồm pha dầu, pha nc, chất diện hoạt (CDH), chất đồng diện hoạt (CĐDH), chất tăng thấm hệ đệm nhờ thiết bị phân cắt tốc độ cao Ảnh hưởng thành phần NTN thông số kỹ thuật đến số tính chất hóa - lý giải phóng dược chất in vitro đánh giá thiết kế thí nghiệm cổ điển mạng neuron nhân tạo Theo mô hình thiết kế thí nghiệm, bào chế 30 mẫu NTN Loại lượng thành phần công thức NTN, tốc độ thời gian khuấy lựa chọn biến độc lập Kích thước tiểu phân, số đa phân tán, zeta % dược chất giải phóng lựa chọn biến phụ thuộc Sự thay đổi thành phần nhũ tương, tốc độ thời gian khuấy ảnh hưởng có ý nghĩa thống kê đến đặc tính hóa - lý giải phóng dược chất từ NTN * Từ khóa: Diclofenac; Nhũ tương nano; Nhỏ mắt FORMULATION OF OPHTHALMIC DICLOFENAC NANOEMULSIONS USING HIGH SHEAR STIRRING HOMOGENIZER Summary Ophthalmic diclofenac nanoemulsions were prepared from diclofenac acid, water and oil phase, surfactants, cosurfactants, penetration enhancers, buffers using high shear stirring homogenizer The influences of nanoemulsion components and preparing parameters on the in vitro drug releases were evaluated using the classical experimental design and artificial neural network As model formulations, 30 kinds of nanoemulsions were prepared The kinds and amounts of components, stirring speed and time were selected as independent variables The particle size, polydispersity index, zeta potential and percentages of active ingredients released were considered as dependent variables The changes in the nanoemulsion components, stirring speed and time influenced significantly the release rates of active ingredients from nanoemulsions * Key words: Diclofenac; Nanoemulsion; Ophthalmic * Trường Đại học Dược Hà Nội Chịu trách nhiệm nội dung khoa học: GS TS Nguyễn Liêm PGS TS Nguyễn Văn Minh TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 1-2013 ĐẶT VẤN ĐỀ Các chế phẩm thuốc nhỏ mắt với hệ cấp thuốc thường dùng có sinh khả dụng thấp hiệu điều trị chưa cao, người bệnh phải nhỏ liều thuốc lớn phải nhỏ nhiều lần ngày [2, 3] Diclofenac dẫn chất axít phenylacetic, thuộc nhóm thuốc chống viêm non-steroid, ức chế chọn lọc COX-2 COX-1, có tác dụng chống viêm, giảm đau hạ sốt mạnh Diclofenac dùng cho mắt thị trường có dạng dung dịch với nồng độ 0,1%, tác dụng ngắn, vậy, bệnh nhân phải nhỏ - lần/ngày cho định điều trị [4] NTN hệ cấp thuốc mới, chứng minh thích hợp dùng cho mắt; hình thành phân tán dầu - nước, ổn định có tham gia CDH, CĐDH [1, 5, 6] Với nhiều ưu điểm dạng thuốc nhỏ mắt dung dịch thông thường, nên chọn NTN nhằm bào chế dạng thuốc nhỏ mắt cho diclofenac có khả trì giải phóng thuốc định giác mạc, kéo dài thời gian tác dụng thuốc, thấm sâu vào lớp cấu trúc mắt nhằm tăng hiệu điều trị giảm số lần dùng thuốc ngày NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nguyên liệu nghiên cứu Axít diclofenac (Trung Quốc), tween 80 (Singapore), cremophor RH40 (Pháp), span 80 (Singapore), isopropyl myristat - IPM (Singapore), transcutol HP (Pháp), miglyol (BASF), axít hydrocloric (Trung Quốc), propylen glycol - PG (Việt Nam), hydroxy propyl methyl cellulose (Trung Quốc), benzalkonium clorid (Nhật Bản), axít boric (Trung Quốc), axít phosphoric (Merck), natri dihydrophosphat (Trung Quốc), dinatri hydophosphat (Trung Quốc), natri hydroxyd (Trung Quốc), methanol (Merck), glycerin (Trung Quốc), natri clorid (Trung Quốc), nước cất (Việt Nam) Phƣơng pháp nghiên cứu * Phương pháp bào chế NTN: Hòa tan hồn tồn dược chất, CDH thân dầu, CĐDH - transcutol HP vào dung môi pha dầu, đun nóng tới 60 - 65oC Hòa tan CDH thân nước, CĐDH thân nước, hệ đệm tá dược tan nước khác vào nước cất, đun nóng tới 65 - 70oC Sử dụng máy phân cắt EmulsiFlex - C5 (tốc độ: 10.000 - 16.000 vòng/phút, thời gian: - 10 phút) đồng hóa nhũ tương Điều chỉnh pH thể tích Lọc tiệt khuẩn qua màng cellulose acetat 0,2 µm Đóng gói, dán nhãn, hồn chỉnh thành phẩm * Phương pháp đánh giá số tính chất hóa - lý hệ: - Phương pháp xác định phân bố kích thước tiểu phân zeta: sử dụng máy đo kích thước tiểu phân zeta Zetasizer Nano ZS90, ®o kích thước hạt khoảng 0,01 - 10.000 nm Đo ánh sỏng tỏn x gúc 90o, nhiệt độ đo 25oC Để tránh tượng đa tán xạ, pha loãng nhũ tương 100 lần trước đo - Phương pháp đo số khúc xạ: sử dụng khúc xạ kế A Krüss, nhiệt độ 25 ± 2oC Kiểm tra giá trị số khúc xạ nước cất (1,333) Hiệu chỉnh máy (nếu cần thiết) trước đo mẫu NTN - Phương pháp đo độ nhớt: sử dụng nhớt kế Brookfield Nhiệt độ đo khoảng 25 ± 2oC Đo ba lần, lấy kết trung bình * Phương pháp xác định tû lệ dược chất nhũ hóa: TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QN SỰ SỐ 1-2013 Thêm natri clorid đến bão hòa vào NTN, ly tâm với tốc độ 12.000 vòng/phút 40oC, 30 phút để tách riêng pha dầu nước §ịnh lượng dược chất pha nước sắc ký lỏng hiệu cao Từ kết định lượng dược chất toàn phần NTN dược chất pha nước, tính tốn tû lệ dược chất pha dầu * Phương pháp đánh giá khả giải phóng thuốc in vitro: Khảo sát khả giải phóng in vitro bình Franz với màng giải phóng màng thẩm tích 12.000 dalton; mơi trường khuếch tán dung dịch đệm phosphat pH 7,4 (7 ml, 34 ± 0,5oC); tốc độ khuấy: 400 vòng/phút, mẫu thử: ml NTN Định lượng dược chất mơi trường giải phóng sắc ký lỏng hiệu cao * Phương pháp định lượng: §ịnh lượng dược chất giải phóng từ NTN dược chất có NTN phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao (cột: C8, kích thước 150 mm × 4,6 mm (octyl silica gel, µm); pha động: methanol - dung dịch đệm phosphat pH 2,5 (75 : 25); tốc độ dòng: ml/phút; thể tích tiêm mẫu: 20 µl; detector UV bước sóng: 276 nm) KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN Thiết kế thí nghiệm Sử dụng phần mềm Modde 8.0 thiết kế thí nghiệm mơ hình D-Optimal Các biến độc lập Dựa cơng thức NTN khảo sát, cố định thành phần: dược chất: 0,093% axít diclofenac (tương đương với 1% natri diclofenac); hệ đệm phosphat 0,1 M, pH 7,4; tû lệ pha dầu: 1%, chất tăng độ nhớt, chất bảo quản Thay đổi thành phần công thức để khảo sát ảnh hưởng loại CDH, tỉ lệ CDH, loại CĐDH, tû lệ CĐDH thông số kỹ thuật đến hình thành, tính chất hóa - lý khả giải phóng dược chất in vitro NTN Bảng 1: Các biến độc lập TÊN BIẾN KÝ HIỆU GIÁ TRỊ VÀ MỨC THAY ĐỔI Loại CDH thân nước X1 Tween Loại pha dầu X2 Miglyol Tû lệ CDH thân nước X3 - 2% Tû lệ CDH thân dầu X4 0,1 - 0,5% Tû lệ Transcutol X5 - 0,03% Tû lệ PG X6 - 10% Tốc độ phân cắt X7 10.000 - 16.000 vòng/phút Thời gian phân cắt X8 - 10 phút Tween: Tween: Cremophor 1:1 Cremophor 2:1 Isopropyl myristat Miglyol: IPM 1:1 Bảng 2: Các biến phụ thuộc TÊN BIẾN KÝ HIỆU ĐƠN VỊ Kích thước tiểu phân (KTTP) Z1 nm Chỉ số đa phân tán (PDI) Z2 Thế zeta Z3 mV % dược chất giải phóng Yi % Đánh giá ảnh hƣởng thành phần công thức đến số tính chất hóa lý NTN Sau khảo sát điều kiện đo mẫu, thơng số hóa - lý nên đo sau pha loãng nhũ tương 100 lần Kết cho thấy: - Các mẫu nhũ tương có số đa phân tán (polydispersity index - PDI) ≤ 0,3 có peak TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 1-2013 - KTTP mẫu nằm khoảng 50 - 250 nm, nhũ tương có màu từ mờ ánh xanh đến trắng đục - PDI nằm khoảng - 0,6; thông số ảnh hưởng đến độ ổn định khả giải phóng NTN - Thế zeta âm, nằm chủ yếu khoảng 25 mV đến -20 mV, thể ổn định hệ nhũ tương Kết xử lý phần mềm FormRules 2.0 Inform 3.2 cho thấy: - KTTP chịu ảnh hưởng yếu tố tham gia vào trình hình thành nhũ tương, bao gồm thành phần cơng thức quy trình bào chế: tû lệ CDH, tû lệ Transcutol HP, tû lệ PG, loại pha dầu, tốc độ phân cắt, thời gian phân cắt nên trình phân cắt diễn dễ dàng, tạo đồng cho KTTP NTN Thế zeta NTN bị ảnh hưởng tû lệ CDH thân nước, tû lệ transcutol HP tû lệ span 80 Tû lệ CDH thân nước giảm, transcutol HP tăng, tû lệ span 80 tăng, zeta giảm (từ -20 mV xuống 27,5 mV), làm tăng độ ổn định hệ Tû lệ CDH thân nước có ảnh hưởng lớn nhất, nhiên, tû lệ nằm khoảng - 1,5% zeta mức thấp không thay đổi nhiều Loại CDH thân nước không ảnh hưởng đến zeta NTN KTTP peak (nm) - PDI phụ thuộc vào tû lệ PG - Thế zeta phụ thuộc vào tû lệ CDH thân nước transcutol HP - Tû lệ transcutol HP tăng, KTTP peak NTN tăng (hình 1) - Loại pha dầu ảnh hưởng đến KTTP (hình 1) - Tû lệ CDH tăng, KTTP peak tăng Nếu tû lệ CDH nằm khoảng - 1,5 %, KTTP nhỏ không thay đổi Khi CDH tăng đến 2%, KTTP peak tăng mạnh IPM Loại pha dầu Transcutol HP (%) IPM:Miglyol Miglyol - KTTP giảm thời gian phân cắt tăng Với số đa phân tán PDI, đa số trường hợp, tû lệ PG tăng, PDI giảm, tiểu phân có kích thước đồng hơn, tû lệ PG ≥ 7,5%, PDI nhỏ nhất, xấp xỉ Hiệu tạo giọt nhũ tương máy phân cắt phụ thuộc vào tốc độ phân cắt, loại CDH, nồng độ CDH tương quan độ nhớt pha bị phân tán pha phân tán Tû lệ PG tăng làm tăng độ nhớt pha nước, độ nhớt pha gần tương đồng, 10 Hình 1: Mặt đáp biểu diễn ảnh hưởng tû lệ transcutol HP loại pha dầu đến KTTP NTN (loại CDH thân nước 1, lượng CDH thân nước 1,5%, span 80 0,03%, PG 7,5%, tốc độ 1.3000 vòng/phút, thời gian 7,5 phút) * Một số đặc tính hóa - lý khác: - Chỉ số khúc xạ: 30 mẫu nhũ tương bào chế theo cơng thức bảng thiết kế thí nghiệm có số khúc xạ nằm khoảng 1,340 - 1,360, phù hợp dùng cho mắt TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 1-2013 - Độ nhớt: nằm khoảng 5,0 - 5,7 cP, tương đương với dịch nước mắt, giảm kích ứng, tăng tính dung hợp nhũ tương với mắt * Tû lệ dược chất nhũ hóa NTN nhỏ mắt diclofenac: Tû lệ dược chất nằm pha dầu nhũ tương xác định với mẫu nhũ tương có KTTP ≤ 150 nm độ đồng kích thước ≤ 0,3 có tû lệ dược chất nằm pha dầu ≥ 90% Đánh giá ảnh hƣởng thành phần cơng thức đến khả giải phóng in vitro NTN nhỏ mắt Trong bảng thiết kế thí nghiệm, mẫu NTN thỏa mãn hai điều kiện: - KTTP trung bình ≤ 150 nm Tû lệ dược chất giải phóng thấp khơng thay đổi tû lệ PG nằm khoảng - 7,5% pha dầu chứa IPM, đến IPM:miglyol 1:1 Khi tû lệ PG tăng khoảng 7,5 - 10% pha dầu gồm IPM: miglyol 1:1 đến chứa miglyol, % dược chất giải phóng tăng Thời gian phân cắt tốc độ phân cắt tăng, tû lệ dược chất giải phóng tăng Tuy nhiên, số vòng phân cắt thấp 10.000 12.000 vòng/phút tốc độ phân cắt lớn 16.000 vòng/phút, thời gian phân cắt ảnh hưởng đến phần trăm dược chất giải phóng (hình 2) % giải phóng sau 30 phút - Chỉ số đa phân tán PDI ≤ 0,3 Được lựa chọn để đánh giá giải phóng dược chất in vitro Kết xử lý phần mềm FormRules v2.0 Inform v3.2 cho thấy: - Giải phóng in vitro NTN diclofenac kéo dài phụ thuộc vào yếu tố: thành phần cơng thức NTN quy trình bào chế - Lượng CDH, loại pha dầu thời gian phân cắt nh÷ng yếu tố ảnh hưởng đến % dược chất giải phóng thời điểm khác Tû lệ span không ảnh hưởng đến tû lệ dược chất giải phóng thời điểm Khi loại CDH tween 80 tween 80:creamophor RH40 1:1, lượng dược chất giải phóng thấp khơng đổi, tû lệ tween 80:creamophor RH40 2:1, % dược chất giải phóng cao Tû lệ CDH thân nước giảm, tû lệ transcutol HP giảm, tốc độ giải phóng dược chất tăng Tốc độ (vòng/phút) Thời gian (phút) Hình 2: Mặt đáp biểu diễn ảnh hưởng thời gian số vòng phân cắt đến % d-ỵc chÊt giải phóng sau 30 phút (loại CDH thân nước 1, lượng CDH thân nước 1,5%, span 80 0,03%, transcutol 0,015%, PG 7,5%, loại pha dầu 1) KẾT LUẬN NTN nhỏ mắt diclofenac bào chế thiết bị phân cắt tốc độ cao, cã số ưu điểm: KTTP nhỏ, đồng (PDI xấp xỉ 0), giá trị tuyệt đối zeta lớn (> 20 mV), tỷ lệ dược chất pha dầu cao, độ nhớt số khúc xạ phù hợp với thuốc nhỏ 11 TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 1-2013 mắt Giải phóng dược chất từ NTN phụ thuộc vào thành phần nhũ tương thông số kỹ thuật trình bào chế Kết bước đầu cho thấy, dạng NTN nhỏ mắt kéo dài giải phóng dược chất TÀI LIỆU THAM KHẢO Ammar H O, Salama H A, Ghorab M, Mahmoud A A Nanoemulsion as a potential ophthalmic delivery system for dorzolamide hydrochloride AAPS PharmSciTech 2009, 10 (3), pp.808-819 Chien Y W Ocular controlled release drug administration In: Novel Drug Delivery Systems Marcel Dekker 1982, pp.13-48 12 Hughes P M, Mitra A K Overview of ocular drug delivery and iatrogenic ocular cytopathologies In: Ophthalmic Drug Delivery Systems Marcel Dekker 1993, pp.1-27 Martindale 36 Monograph: Diclofenac CDROM 2011, 36 Shah P, Bhalodia D, Shalat P Nanoemulsion: A pharmaceutical review Sys Rev Pharm 2010, (1), pp.24-32 Sharma N, Bansal M, Visht S, Sharma P K, Kulkarni G T Nanoemulsion: A new concept of delivery system Chronicles of Young Scientists 2010, (2), pp.2-6 ... tiểu phân có kích thước đồng hơn, tû lệ PG ≥ 7,5%, PDI nhỏ nhất, xấp xỉ Hiệu tạo giọt nhũ tương máy phân cắt phụ thuộc vào tốc độ phân cắt, loại CDH, nồng độ CDH tương quan độ nhớt pha bị phân. .. KẾT LUẬN NTN nhỏ mắt diclofenac bào chế thiết bị phân cắt tốc độ cao, cã số ưu điểm: KTTP nhỏ, đồng (PDI xấp xỉ 0), giá trị tuyệt đối zeta lớn (> 20 mV), tỷ lệ dược chất pha dầu cao, độ nhớt số... Thời gian phân cắt tốc độ phân cắt tăng, tû lệ dược chất giải phóng tăng Tuy nhiên, số vòng phân cắt thấp 10.000 12.000 vòng/phút tốc độ phân cắt lớn 16.000 vòng/phút, thời gian phân cắt ảnh hưởng