Nghiên cứu bào chế và đánh giá hệ micell curcumin

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI LÊ THỊ HUYÊN NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ MICELL CURCUMIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI – 2020 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI LÊ THỊ HUYÊN MÃ SINH VIÊN: 1501219 NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ MICELL CURCUMIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: TS Trần Thị Hải Yến Nơi thực hiện: Bộ môn Bào chế HÀ NỘI – 2020 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Trần Thị Hải Yến động viên, hướng dẫn, giúp đỡ tơi q trình học tập hồn thành khóa luận Tơi xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô giáo, anh chị kĩ thuật viên mơn Bào chế hết lịng quan tâm, giúp đỡ tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành khóa luận tốt nghiệp Tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, thầy cô giáo Trường Đại học Dược Hà Nội tâm huyết truyền đạt cho kiến thức quý báu q trình học tập trường Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới gia đình, cảm ơn người anh, chị, em, người bạn bên động viên, giúp đỡ sống học tập Tôi xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 20 tháng 06 năm 2020 Sinh viên Lê Thị Huyên MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG, BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đại cương curcumin 1.1.1 Cơng thức hóa học 1.1.2 Tính chất lý hóa độ ổn định 1.1.3 Tác dụng dược lý 1.1.4 Dược động học 1.1.5 Một số chế phẩm thị trường 1.2 Đại cương micell 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Phân loại 1.2.3 Cơ chế hình thành micell 1.2.4 Ưu, nhược điểm micell 10 1.2.5 Các phương pháp bào chế micell 12 1.2.6 Ưu, nhược điểm phương pháp bào chế micell phương pháp tiêm dung môi, phương pháp hòa tan trực tiếp 13 1.2.7 Một số nghiên cứu micell curcumin 14 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU (NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU) 16 2.1 Đối tượng nghiên cứu, nguyên liệu thiết bị nghiên cứu 16 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 16 2.1.2 Nguyên liệu 16 2.1.3 Thiết bị 16 2.2 Nội dung nghiên cứu 17 2.3 Phương pháp nghiên cứu 17 2.3.1 Phương pháp bào chế hệ micell curcumin 17 2.3.2 Phương pháp định lượng curcumin quang phổ hấp thụ UV-Vis 17 2.3.3 Phương pháp đánh giá hệ micell curcumin 18 2.3.4 Phương pháp xác định nồng độ micell tới hạn 21 2.3.5 Đánh giá độ ổn định hệ micell curcumin 21 2.3.6 Phương pháp xử lý số liệu 22 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 23 3.1 Kết xây dựng phương pháp định lượng curcumin phương pháp đo quang UV- Vis ………………………………………………………………………… 23 3.2 Ảnh hưởng số yếu tố công thức đến đặc tính hệ micell curcumin bào chế phương pháp tiêm dung môi 24 3.2.1 Ảnh hưởng loại chất mang 25 3.2.2 Xác định nồng độ micell tới hạn 25 3.2.3 Ảnh hưởng tỷ lệ chất mang 27 3.2.4 Ảnh hưởng tỷ lệ dược chất / chất mang 29 3.2.5 Ảnh hưởng nồng độ curcumin 31 3.3 Bào chế hệ micell curcumin phương pháp hòa tan trực tiếp 32 3.4 Đánh giá số đặc tính hệ micell curcumin 34 3.4.1 Hình thức 34 3.4.2 Kích thước tiểu phân số phân bố kích thước hạt micell curcumin 34 3.4.3 Hình thái micell curcumin 36 3.4.4 Phân tích nhiệt quét vi sai ( DSC) 37 3.4.5 Phổ hấp thụ hồng ngoại (FTIR) 38 3.4.6 Độ ổn định hệ micell curcumin 40 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt TT Từ/ Cụm từ đầy đủ Cmax Nồng độ thuốc tối đa (Maximum concentration) CMC Nồng độ micell tới hạn (Critical Micellar Concentration) CPP Thông số micell (Critical Packing Parameter) Cur Curcumin DĐVN V Dược điển Việt Nam V DSC Phân tích nhiệt vi sai (Differential scanning calorimetry) GTTB Giá trị trung bình HSPC IR Hồng ngoại 10 KTTP Kích thước tiểu phân 11 NSX Nhà sản xuất 12 PDI Chỉ số đa phân tán (Polydispersity index) 13 SD Độ lệch chuẩn (Standard Deviation) 14 STT Số thứ tự 15 UV-Vis Quang phổ tử ngoại Phosphatidylcholin đậu nành hydrogen hóa (Hydrogenated Soy phosphatidylcholine) DANH MỤC BẢNG, BIỂU Bảng 1.1 Ảnh hưởng pH đến độ ổn định curcumin 37ºC Bảng 1.2 Ảnh hưởng dung mơi hịa tan nồng độ curcumin đến độ ổn định curcumin tác động ánh sáng .5 Bảng 1.3 Một số chế phẩm nano curcumin thị trường Bảng 2.1 Nguyên vật liệu 16 Bảng 3.1 Mật độ quang dung dịch curcumin 23 Bảng 3.2 Ảnh hưởng chất diện hoạt đến số đặc tính micell curcumin 24 Bảng 3.3 Mật độ quang dung dịch curcumin chất diện hoạt Tween 80 .25 Bảng 3.4 Mật độ quang dung dịch curcumin chất diện hoạt Tween 80:HSPC với tỷ lệ khối lượng Tween 80:HSPC = 2:1 26 Bảng 3.5 Ảnh hưởng tỷ lệ chất mang đến số đặc tính dung dịch micell curcumin .27 Bảng 3.6 Ảnh hưởng tỷ lệ dược chất / chất mang đến số đặc tính dung dịch micell curcumin .29 Bảng 3.7 Ảnh hưởng nồng độ curcumin đến số đặc tính dung dịch micell curcumin .31 Bảng 3.8 Ảnh hưởng tỷ lệ chất mang nhiệt độ đến đặc tính dung dịch micelll curcumin 33 Bảng 3.9 Hiệu suất nạp dược chất (%EE) (%LC) công thức S1, S2, S4, S5 33 Bảng 3.10 Số sóng hấp thụ hồng ngoại mẫu phân tích 38 Bảng 3.11 Các đặc tính micell curcumin sau tuần 40 Bảng 3.12 Đặc tính micell curcumin môi trường pH khác 41 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo curcumin .2 Hình 1.2 Dạng hỗ biến ceton – enol curcumin dung dịch Hình 1.3 Các sản phẩm phân hủy curcumin tác dụng ánh sáng .4 Hình 1.4 Cấu trúc loại micell Hình 1.5 Các giai đoạn hình thành micell Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn mối tương quan tuyến tính mật độ quang nồng độ 23 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn mối tương quan logarit nồng độ Tween 80 mật độ quang 25 Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn mối tương quan logarit nồng độ chất mang mật độ quang 26 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tỷ lệ chất mang đến số đặc tính micell curcumin 28 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tỷ lệ dược chất/chất mang đến số đặc tính dung dịch micell curcumin 30 Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ curcumin đến số đặc tính micell curcumin .32 Hình 3.7 Dung dịch micell curcumin bào chế phương pháp tiêm dung môi 34 Hình 3.8 Đồ thị phân bố kích thước tiểu phân micell 35 Hinh 3.9 Mối quan hệ CPP với lắp ráp phân tử lưỡng tính .35 Hình 3.10 Hình ảnh chụp FESEM micell curcumin 36 Hình 3.11 Phổ DSC micell curcumin, HSPC, curcumin .37 Hình 3.12.Phổ hồng ngoại mẫu phân tích 38 Hình 3.13 KTTP PDI micell curcumin điều kiện bảo quản 40 Hình 3.14 KTTP micell curcumin mơi trường pH khác .41 ĐẶT VẤN ĐỀ Curcumin (Cur) hay gọi diferuloylmethan - hợp chất polyphenol tự nhiên tìm thấy chủ yếu phần thân rễ nghệ [9] Curcumin biết đến với nhiều hoạt tính sinh học chống oxy hóa, chống viêm, kháng khuẩn, dùng hỗ trợ điều trị bệnh tim mạch, tiểu đường, viêm khớp, ung thư [9], [32] Mặc dù có hoạt tính sinh học đa dạng hiệu chúng bị hạn chế độ tan nước thấp, dễ bị phân hủy ánh sáng, độ ổn định kém, nhanh chóng bị chuyển hóa thể sử dụng đường uống nên sinh khả dụng không cao ứng dụng lâm sàng hạn chế [9], [23] Để khắc phục vấn đề trên, nhà nghiên cứu sử dụng kĩ thuật bào chế curcumin dạng liposome, vi nhũ tương, micell,…nhằm mục đích tăng sinh khả dụng hoạt tính sinh học curcumin Micell hình thành phân tử lưỡng tính có đầu ưa nước đầu kỵ nước Một micell điển hình dung dịch nước bao gồm tập hợp "đầu" ưa nước tiếp xúc với môi trường xung quanh, “đuôi” kỵ nước hướng vào tạo lõi trung tâm micell [36] Hình dạng kích thước micell phụ thuộc vào chất chất lưỡng tính điều kiện dung dịch nồng độ, nhiệt độ, pH cường độ ion Micell biết đến hệ mang thuốc với nhiều ưu điểm tăng độ tan dược chất tan, bảo vệ dược chất tránh tác động mơi trường, tăng tính thấm dược chất qua màng sinh học Với ưu điểm trên, micell xem hệ mang thuốc tiềm để bao gói vận chuyển curcumin Tuy nhiên, nước chưa có đề tài nghiên cứu cơng bố micell curcumin Do đề tài “Nghiên cứu bào chế đánh giá hệ micell curcumin” tiến hành nhằm mục đích: Xây dựng công thức bào chế hệ micell curcumin Đánh giá số đặc tính hệ micell curcumin CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đại cương curcumin 1.1.1 Cơng thức hóa học - Cơng thức cấu tạo curcumin (hình 1.1): Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo curcumin - Tên khoa học: (1E,6E)-1,7-bis(4-hydroxyl-3-methoxylphenyl)hepta-1,6-dien3,5-dion - Công thức phân tử: C21H20O6 - Khối lượng phân tử: 368,38 đvC [10] - Tên khác: Diferuloylmethan, curcumin I 1.1.2 Tính chất lý hóa độ ổn định 1.1.2.1 Tính chất vật lý - Dạng thù hình: curcumin tồn dạng bột vơ định hình tinh thể hình kim màu vàng cam - Nhiệt độ nóng chảy: 183°C [10] - Độ tan: + Curcumin không tan nước pH acid trung tính, tan kiềm tạo dung dịch màu đỏ nâu [17] + Curcumin tan tốt dung môi hữu như: ethanol, methanol, aceton, dimethyl sulfoxid dicloromethan, cloroform, ethyl acetat [24] + Curcumin tan n-hexan, cyclohexan [24], khơng tan ether 1.1.2.2 Tính chất hóa học - Tính chất nhóm β-ceton + Hiện tượng hỗ biến: dung dịch, curcumin dẫn chất tồn dạng β-ceton cân với dạng enol ổn định liên kết hydro nội phân tử [33] Tween 80 môi trường nước tồn dạng phân tử lưỡng tính tự có CPP 0,07 CPP Tween 80 cấu trúc micell 0,12 < 1/3 [4] mơi trường nước CMC tiểu phân có xu hướng tạo micell hình cầu Tuy nhiên, kết hợp các lipid nhằm tăng ổn định micell, giảm tỷ lệ sử dụng Tween 80 lipid thường có CPP>1 dẫn đến thay đổi cấu trúc micell Trong HSPC phospholid có CPP xấp xỉ Việc kết hợp Tween 80 HSPC với tỷ lệ khối lượng Tween 80 lớn khơng làm ảnh hưởng đến cấu trúc micell Do kích thước tiểu phân micell thu Tween 80 HSPC nhỏ cỡ vài chục nano tương đối ổn định 3.4.3 Hình thái micell curcumin Hình 3.10 Hình ảnh chụp FESEM micell curcumin Dưới kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ, tiểu phân micell curcumin thu có dạng hình cầu, số tiểu phân kết tụ lại với tạo thành đám Nguyên nhân tượng thành phần micell có lượng lớn Tween 80 chất lỏng Do q trình làm khơ, chúng 36 dễ hút ẩm trở lại, gây kết dính tiểu phân micell với Đồng thời làm khơ, nước bay dẫn đến tiểu phân kết tụ lại Kích thước tiểu phân thu thơng qua hình ảnh nhỏ 100 nm nằm dải từ 10 - 100 nm Kết phù hợp với kết thu đo KTTP máy Zetasizer ZS90 3.4.4 Phân tích nhiệt quét vi sai ( DSC) Tiến hành quét phổ DSC mẫu micell, HSPC, curcumin Kết phổ DSC thể hình 3.11: Hình 3.11 Phổ DSC micell curcumin, HSPC, curcumin Kết hình 3.11 cho thấy, HSPC có peak thu nhiệt 83,76oC tương ứng với nhiệt độ chuyển pha HSPC Curcumin có peak thu nhiệt 178,4oC tương ứng với nhiệt độ nóng chảy curcumin Tuy nhiên, phổ DSC micell curcumin, peak thu nhiệt curcumin biến mất, điều chứng tỏ curcumin phân tán micell dạng phân tử HSPC micell curcumin có peak thu nhiệt nhiệt độ 75,70oC, thấp so với HSPC nguyên liệu (83,76oC) Kết gợi ý HSPC tạo micell dễ dàng chuyển từ pha gel sang pha thủy tinh dạng nguyên liệu 37 3.4.5 Phổ hấp thụ hồng ngoại (FTIR) Micell curcumin sau bào chế tiến hành phân tích phổ hồng ngoại Phổ hồng ngoại mẫu phân tích thể hình 3.12, bảng 3.10 phụ lục 2: Bảng 3.10 Số sóng hấp thụ hồng ngoại mẫu phân tích Số sóng (cm-1) 1090 1182 1508 1628 1745 2922 Curcumin - - 1508 1628 - - Tween 80 - - - - 1745 2922 HSPC 1090 1182 - 1628 1747 2916 Hỗn hợp vật lý 1093 1180 1506 1626 1734 2916 Micell curcumin - - - 1634 - - Tween 80 Micell curcumin HSPC Curcumin Hỗn hợp vật lý Hình 3.12.Phổ hồng ngoại mẫu phân tích Dựa vào kết hình 3.12 phụ lục ta thấy phổ IR curcumin nguyên liệu có nhiều đỉnh hấp thụ mạnh, sắc nét cấu trúc có nhiều nhóm chức khác Kết phổ IR curcumin xuất đỉnh hấp thụ khoảng 3200 - 3600 cm-1 đặc trưng cho nhóm OH, đỉnh hấp thụ số sóng 1508 cm-1 đặc trưng cho nhóm C=O Trong phổ hồng ngoại hỗn hợp vật lý đỉnh hấp thụ số sóng 1508 cm -1 chuyển dịch sang 1506 cm-1 đỉnh hấp thụ phổ IR micell biến Trong 38 phổ IR micell curcumin đỉnh đặc trưng curcumin suy yếu cường độ biến Điều chứng tỏ có tương tác curcumin với HSPC, Tween 80 nồng độ curcumin thấp khiến cho đỉnh hấp thụ bị che lấp nhóm chức thành phần khác Phổ IR HSPC có gốc phosphat (RO)2PO2- có hai số sóng nằm khoảng từ 1285-1120 cm-1 khoảng 1120-1050 cm-1 Kết phân tích phổ hấp thụ hồng ngoại HSPC cho thấy HSPC có đỉnh hấp thụ số sóng 1182 cm-1 1090 cm-1 đại diện cho gốc phosphat đỉnh hấp thụ số sóng 1748 cm-1 đại diện cho nhóm C=O Trong hỗn hợp vật lý, đỉnh dịch chuyển đến số sóng 1180 cm-1, 1093 cm-1 1734 cm-1 Phổ hồng ngoại micell, hai đỉnh hấp thụ đặc trưng cho nhóm phosphat đỉnh hấp thụ đại diện cho nhóm C=O biến Như gốc phosphat C=O ester HSPC tương tác với thành phần công thức Phổ hấp thụ hồng ngoại Tween 80 có đỉnh hấp thụ số sóng 2922 cm-1 đại diện cho nhóm methyl, đỉnh hấp thụ số sóng 1745 cm-1 diện cho nhóm C=O Tuy nhiên phổ hồng ngoại micell, đỉnh hấp thụ số sóng 1745 cm -1 dịch chuyển đến 1744 cm-1 suy yếu cường độ, đỉnh hấp thụ số sóng 2922 cm-1 biến Điều chứng tỏ có tương tác nhóm ceton C=O Tween 80 với curcumin HSPC Từ kết cho thấy, xuất đỉnh đặc trưng nhóm chức curcumin, HSPC, Tween 80 phổ hồng ngoại micell curcumin chứng tỏ có mặt thành phần cơng thức Tuy nhiên, với kết phân tích có tương tác nhóm OH curcumin với nhóm C=O Tween 80 gốc phosphat HSPC cách tạo liên kết hydro 39 3.4.6 Độ ổn định hệ micell curcumin 3.4.6.1 Độ ổn định hệ micell curcumin điều kiện bảo quản Micell curcumin sau bào chế phương pháp tiêm dung môi bảo quản 2-8ºC điều kiện tránh ánh sáng Tiến hành đánh giá KTTP, PDI sau khoảng thời gian ta thu kết bảng 3.11 sau: Bảng 3.11 Các đặc tính micell curcumin sau tuần (trung bình±SD, n=3) Thời gian 1h KTTP(d.nm) 30,45±0,58 PDI 0,251±0,033 ngày 30,86±0,30 0,282±0,039 tuần 30,81±0,78 0,273±0,021 tuần 32,72±0,55 0,294±0,019 tuần 35,04±3,78 0,312±0,032 tuần 38,74±5,65 0,342±0,059 38.74 40 30.45 30.86 35.04 32.72 30.81 0.8 30 0.6 20 0.4 10 0.2 PDI KTTP (d.nm) 50 1h ngày tuần tuần tuần tuần Thời gian KTTP (d.nm) PDI Hình 3.13 KTTP PDI micell curcumin điều kiện bảo quản Sau tuần, dung dịch micell màu vàng đục mờ KTTP PDI dung dịch micell thu gần không thay đổi sau tuần bảo quản điều kiện 2-8˚C Như vậy, mẫu tương đối ổn định điều kiện, thời gian khảo sát 40 3.4.6.2 Độ ổn định hệ micell curcumin môi trường pH Micell curcumin phân tán mơi trường có pH=1,2; 6,8; 7,4 Tại thời điểm ban đầu sau h đánh giá KTTP, PDI kết thu bảng sau: Bảng 3.12 Đặc tính micell curcumin mơi trường pH khác (trung bình±SD, n=3) pH 0h 2h PDI KTTP(d.nm) PDI 1,2 29,52±3,06 0,220±0,046 28,97±2,58 0,206±0,044 6,8 30,72 ±2,26 0,224±0,036 32,72 ±3,50 0,250±0,081 7,4 31,15±3,35 0,284±0,084 31,99±3,32 0,304±0,080 KTTP(d.nm) KTTP(d.nm) 50 40 30 29.52 28.97 30.72 32.72 31.15 31.99 20 10 pH=1,2 pH=6,8 0h pH=7,4 2h Hình 3.14 KTTP micell curcumin môi trường pH khác Dung dịch micell curcumin sau cho vào mơi trường có pH= 1,2; 6,8; 7,4 có kích thước tiểu phân PDI không thay đổi thời điểm ban đầu sau 2h KTTP dao động khoảng từ 28,97-32,72 nm, phân bố kích thước tiểu phân micell dao động từ 0,206-0,304 chứng tỏ mơi trường có pH=1,2; 6,8; 7,4 khơng ảnh hưởng đến độ ổn định dung dịch micell bào chế Do sử dụng micell curcumin dạng đường uống 41 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Sau trình nghiên cứu đạt kết sau: Đã xây dựng công thức bào chế hệ micell curcumin phương pháp tiêm dung môi với tỷ lệ khối lượng curcumin:Tween 80:HSPC=1,4:20:10, mcurcumin = 14 mg Đã đánh giá số đặc tính lý hóa dung dịch micell curcumin sau bào chế Dung dịch micell curcumin suốt, màu vàng Tiểu phân micell curcumin thu có kích thước nhỏ 27,50 nm, PDI