Nghiên cứu bào chế tiểu phân micro tích hợp từ các tiểu phân nano mang thuốc kháng lao isoniazid phân phối trực tiếp đến phổi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH MAI THANH DIỆN NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ TIỂU PHÂN MICRO TÍCH HỢP TỪ CÁC TIỂU PHÂN NANO MANG THUỐC KHÁNG LAO ISONIAZID PHÂN PHỐI TRỰC TIẾP ĐẾN PHỔI LUẬN VĂN THẠC SỸ DƯỢC HỌC Hồ Chí Minh – Năm 2019 BỘ Y TẾ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - MAI THANH DIỆN NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ TIỂU PHÂN MICRO TÍCH HỢP TỪ CÁC TIỂU PHÂN NANO MANG THUỐC KHÁNG LAO ISONIAZID PHÂN PHỐI TRỰC TIẾP ĐẾN PHỔI Ngành: Công nghệ dược phẩm – Bào chế thuốc Mã số: 8720202 Luận văn Thạc sỹ Dược học NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Phạm Đình Duy Hồ Chí Minh – Năm 2019 BỘ Y TẾ LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Học viên Mai Thanh Diện i TĨM TẮT Mục đích: Điều chế tiểu phân micro mang tiểu phân nano chứa INH phân phối trực tiếp đến phối với đặc tính phù hợp Phương pháp nghiên cứu Tối ưu hóa cơng thức điều chế tiểu phân nano chứa INH, sử dụng phần mềm Design – Expert, mô hình thực nghiệm Taguchi L9, với biến số độc lập (nồng độ INH, dung môi hữu cơ, tỉ lệ INH:PLGA nồng độ PVA) Xác định công thức tối ưu phân tích phương sai phân tích ảnh hưởng biến độc lập tới biến phụ thuộc Sử dụng công thức tối ưu để nghiên cứu cải thiện hiệu suất bắt giữ (EE) khả tải thuốc (DL), sử dụng HP-β- cyclodextrin, gelatin chitosan Khảo sát khả phóng thích, xác định chế phóng thích hệ tiểu phân nano Điều chế tiểu phân Trojan phương pháp phun sấy Các công thức phun sấy khảo sát đặc tính như: hình thể học, XRD, IR, DSC, khả phóng thích đặc tính khí động học Kết bàn luận Phần mềm Design-Expert đề xuất công thức tối ưu với số mong muốn 0,95 thông số sau: nồng độ INH 1%, tỉ lệ INH:PLGA = 1:2,5, dung môi hữu EA nồng độ PVA 0,5% Thực nghiệm kiểm chứng (n = 3) cho thấy phù hợp với giá trị dự đoán phần mềm Gelatin cải thiện đáng kể EE, công thức 15 với gelatin 150 bloom nồng độ 9% cho EE tốt nhất, đạt 26,5 ± 2,5% Các công thức cho khả phóng thích INH tốt tn theo mơ hình Higuchi Quá trình phun sấy tạo tiểu phân Trojan có hiệu suất thấp, tiểu phân xốp, hình ảnh SEM cho thấy tiểu phân nano bề mặt Trojan Công thức với nồng độ leucin 1,6 g/l cho đặc tính khí động học phù hợp để phân phối thuốc tới phổi Phổ nhiễu xạ tia X, phổ DSC phổ IR cho thấy tương tác INH với thành phần công thức INH tồn trạng thái vơ định hình Kết luận: Nghiên cứu điều chế tiểu phân Trojan mang INH với đặc tính lí hóa đặc tính khí động học phù hợp, sở để tiếp tục nghiên cứu cải tiến ii ABSTRACT Purpose: Prepare microparticles with nanoparticles containing INH distributed directly to the lungs with appropriate properties Methods Optimize the formula for preparing nanoparticles containing INH, using Design Expert software, the experimental model of Taguchi L9, with independent variables (INH concentration, type of organic solvent, INH:PLGA ratio and PVA concentrations) Determine the optimal formula by analyzing variance and analyzing the effect of independent variables on the dependent variables Optimal formulation is used to improve the entrapment efficiency (EE) and drug loading (DL), with the addition of HP-β-cyclodextrin, gelatin and chitosan Investigate the ability to release, determine the release mechanism of nanoparticles Preparation of Trojan particles by spray-drying method Spray-drying formulas were investigated for features such as: geometry, XRD, IR, DSC, drug release capacity and aerodynamic properties Results and discussion Design-Expert software proposes an optimal formula with a desirability value was 0.95 and the following parameters: INH concentration of 1%, INH:PLGA ratio = 1: 2.5, PLGA solvent is EA and 0.5% PVA Experimental verification (n = 3) showed the conformity with the predicted value of the software Gelatin significantly improved EE, formula 15 with gelatin 150 bloom concentration 9% showed best EE, reached 26,5 ± 2.5% All formulations has an INH release good and follows the Higuchi model Spray drying process created Trojan particles with low performance, porous particles; SEM images showed nanoparticles on the surface of Trojan Formulations with leucin concentrations of 1.6 g/l, showed appropriate aerodynamic properties for drug delivery into the lungs According to X-ray diffraction spectrum, DSC spectrum and IR spectrum, we can realize the interaction between INH and the components in the formula and INH exists in an amorphous state iii Conclusion: The study has prepared the INH-carrying Trojan particles with appropriate physicochemical and aerodynamic properties, which is the basis for further improvement researchs iv MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH vii DANH MỤC BẢNG ix BẢNG DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT x MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU .3 1.1 Bệnh lao hóa trị liệu 1.2 Isoniazid .7 1.3 Hệ thống phân phối thuốc đến phổi điều trị lao CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 2.1 Nguyên vật liệu thiết bị .19 2.2 Phương pháp nghiên cứu 22 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 36 3.1 Tối ưu hóa công thức hệ tiểu phân nano PLGA chứa INH 36 3.2 Cải thiện hiệu suất bắt giữ khả tải thuốc tiêu phân nano .41 3.3 Khảo sát phóng thích hoạt chất hệ tiểu phân 43 3.4 Kết điều chế tiểu phân Trojan mang tiểu phân nano chứa INH 47 3.5 Khảo sát tính chất khí động học bột khơ hít 50 3.6 Khảo sát khả phóng thích tiểu phân nano, IR, XRD DSC tiểu phân Trojan 51 3.7 Khảo sát khả phóng thích INH tiểu phân nano Trojan .54 CHƯƠNG BÀN LUẬN 57 4.1 Tối ưu hóa cơng thức hệ tiểu phân nano PLGA chứa INH 57 4.2 Cải thiện hiệu suất bắt giữ khả tải thuốc tiêu phân nano .59 4.3 Khảo sát phóng thích hoạt chất hệ tiểu phân 60 4.4 Kết điều chế tiểu phân trojan mang tiểu phân nano chứa INH 61 4.5 Khảo sát tính chất khí động học bột khơ hít 62 4.6 Khảo sát khả phóng thích tiểu phân nano, IR, XRD DSC tiểu phân Trojan 62 v 4.7 Khảo sát khả phóng thích INH mẫu Trojan .63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Các quốc gia thuộc ba nhóm có nhiều gánh nặng bệnh lao (TB), bệnh lao đa đề kháng (MDR-TB), bệnh lao đồng thời nhiễm HIV (TB/HIV) Hình 1.2 Cơng thức cấu tạo Isoniazid Hình 1.3 Ví dụ dạng cấu trúc tiểu phân nano PLGA [19] 11 Hình 1.4 Cấu tạo tiểu phân Trojan 13 Hình 1.5 Các giai đoạn phóng thích hoạt chất tiểu phân Trojan .13 Hình 1.6 Mối liên quan kích thước tiểu phân lắng đọng phổi 14 Hình 1.7 Mơ hình dụng cụ Andersen Cascade Impactor (a) ống hít (b) .15 Hình 1.8 Cơ chế hoạt động dụng cụ Andersen Cascade Impactor 16 Hình 2.9 Quy trình điều chế tiểu phân nano mang INH 23 Hình 2.10 Quy trình điều chế tiểu phân nano nhằm cải tiến hiệu suất bắt giữ 29 Hình 2.11 Quy trình nâng cấp cỡ lơ điều chế tiểu phân nano PLGA mang INH .31 Hình 2.12 Quy trình điều chế tiểu phân micro tích hợp tiểu phân nano tải INH .33 Hình 3.13 Ảnh hưởng biến số độc lập đến kích thước tiểu phân 37 Hình 3.14 Ảnh hưởng biến số độc lập đến PDI 38 Hình 3.15 Ảnh hưởng biến số độc lập đến zeta 39 Hình 3.16 Sự tương quan giá trị dự đoán giá trị thực tế biến phụ thuộc Y1, Y2 Y3 .40 Hình 3.17 % INH phóng thích theo thời gian cơng thức 14, 15, 16, 18 .43 Hình 3.18 Hình chụp TEM tiểu phân nano PLGA cơng thức 15 46 Hình 3.19 Hình chụp SEM CT0 48 Hình 3.20 Hình chụp SEM công thức phun sấy 49 Hình 3.21 Tổng hợp khảo sát tính chất khí động học cơng thức 50 Hình 3.22 Hình chụp TEM tiểu phân Trojan .51 Hình 3.23 XRD bột khơ hít mang INH, INH tinh thể mẫu trộn vật lý 52 Hình 3.24 Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) mẫu bột phun sấy, INH tinh khiết mẫu trộn vật lý 53 Hình 3.25 Giản đồ nhiệt vi sai INH bột Trojan 54 vii Hình 3.26 Kết %INH phóng thích mẫu bột khơ hít cơng thức nano 55 Hình 3.27 Đồ thị phương trình động học mẫu bột khơ hít 56 viii Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh Các phương trình động học CT15 PL-5 Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ PHĨNG THÍCH VÀ CÁC PHƯƠNG TRÌNH % INH phóng thích PHĨNG THÍCH CƠNG THỨC 16 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 20 40 60 80 100 120 Thời gian Biểu đồ % INH phóng thích CT16 % INH Thời phóng thích gian (n=3) 0,25 19,59 ± 0,28 0,5 28,36 ± 0,54 34,95 ± 3,72 36,81 ± 2,21 37,54 ± 2,44 40,08 ± 1,62 40,84 ± 2,12 12 45,24 ± 0,98 18 49,76 ± 0,97 24 53,79 ± 1,43 48 60,35 ± 1,24 72 73,84 ± 1,46 96 90,22 ± 1,12 Log (% Căn Log (% log INH phóng bậc INH cịn (thời thích (thời lại) gian) (n=3) gian) (n=3) 1,91 ± 0,00 -0,60 1,29 ± 0,01 0,50 1,86 ± 0,01 -0,30 1,45 ± 0,02 0,71 1,81 ± 0,05 0,00 1,54 ± 0,09 1,00 1,80 ± 0,03 0,30 1,57 ± 0,05 1,41 1,80 ± 0,03 0,48 1,57 ± 0,06 1,73 1,78 ± 0,02 0,70 1,60 ± 0,04 2,24 1,77 ± 0,03 0,90 1,61 ± 0,05 2,83 1,74 ± 0,02 1,08 1,66 ± 0,02 3,46 1,70 ± 0,02 1,26 1,70 ± 0,02 4,24 1,66 ± 0,03 1,38 1,73 ± 0,02 4,90 1,60 ± 0,03 1,68 1,78 ± 0,02 6,93 1,42 ± 0,05 1,86 1,87 ± 0,02 8,49 0,99 ± 0,10 1,98 1,96 ± 0,01 9,80 Kết phóng thích CT16 (n=3) PL-6 Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Căn bậc (% INH) (n=3) 2,70 ± 0,03 3,05 ± 0,04 3,27 ± 0,23 3,33 ± 0,13 3,35 ± 0,15 3,42 ± 0,09 3,44 ± 0,12 3,56 ± 0,05 3,68 ± 0,05 3,77 ± 0,07 3,92 ± 0,05 4,20 ± 0,06 4,49 ± 0,04 Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh Các phương trình động học CT16 PL-7 Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh PHỤ LỤC 4: KẾT QUẢ PHĨNG THÍCH VÀ CÁC PHƯƠNG TRÌNH PHĨNG THÍCH CƠNG THỨC 18 % INH phóng thích 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 20 40 60 80 100 120 Thời gian Biểu đồ % INH phóng thích CT18 Thời gian 0,25 0,5 12 18 24 48 72 96 % INH phóng thích (n=3) 25,84 ± 0,93 33,23 ± 4,12 40,14 ± 1,58 46,7 ± 0,92 49,04 ± 0,28 52,04 ± 0,97 54,46 ± 3,22 55,65 ± 0,48 58,07 ± 2,67 61,78 ± 3,35 65,56 ± 1,33 73,83 ± 2,49 84,73 ± 2,52 Căn bậc (thời gian) log (thời gian) Log (% INH Log (% INH phóng thích cịn lại) (n=3) (n=3) 1,41 ± 0,03 1,87 ± 0,01 -0,60 0,50 1,52 ± 0,11 1,82 ± 0,05 -0,30 0,71 1,60 ± 0,03 1,78 ± 0,02 0,00 1,00 1,67 ± 0,02 1,73 ± 0,01 0,30 1,41 1,69 ± 0,00 1,71 ± 0,00 0,48 1,73 1,72 ± 0,02 1,68 ± 0,02 0,70 2,24 1,74 ± 0,05 1,66 ± 0,06 0,90 2,83 1,75 ± 0,01 1,65 ± 0,01 1,08 3,46 1,76 ± 0,04 1,62 ± 0,06 1,26 4,24 1,79 ± 0,05 1,58 ± 0,08 1,38 4,90 1,82 ± 0,02 1,54 ± 0,03 1,68 6,93 1,87 ± 0,03 1,42 ± 0,08 1,86 8,49 1,93 ± 0,03 1,18 ± 0,14 1,98 9,80 Kết phóng thích CT18 (n=3) PL-8 Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Căn bậc (% INH) (n=3) 2,96 ± 0,07 3,21 ± 0,27 3,42 ± 0,09 3,60 ± 0,05 3,66 ± 0,01 3,73 ± 0,05 3,79 ± 0,15 3,82 ± 0,02 3,87 ± 0,12 3,95 ± 0,14 4,03 ± 0,05 4,20 ± 0,09 4,39 ± 0,09 Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh Các phương trình động học CT18 PL-9 Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh PHỤ LỤC 5: KẾT QUẢ THỬ KHÍ ĐỘNG HỌC VÀ ĐƯỜNG TUYẾN TÍNH CỦA CƠNG THỨC TIỂU PHÂN TROJAN Tầng số Kích CT1 CT2 CT3 thước % bột % tích lũy % bột % tích lũy % bột % tích lũy (µm) tầng bột tầng bột tầng bột (n=3) (n=3) (n=3) (n=3) (n=3) (n=3) 3,76 ± 3,76 ± 2,20 ± 2,20 ± 7,35 ± 7,35 ± 1,88 1,88 0,30 0,30 1,16 1,16 5,41 ± 9,16 ± 3,16 ± 5,36 ± 10,63 ± 17,98 ± 2,09 3,97 0,17 0,12 4,15 2,99 6,16 ± 15,32 ± 4,26 ± 9,63 ± 6,57 ± 24,54 ± 1,07 4,61 0.40 0,52 0,32 2,67 7,99 ± 23,31 ± 7,50 ± 17,12 ± 7,01 ± 31,56 ± 3,61 6,71 1,41 1,93 0,10 2,77 8,90 ± 32,21 ± 10,75 ± 27,87 ± 11,51 ± 43,07 ± 1,28 7,15 1,54 3,47 3,00 0,24 7,80 ± 40,01 ± 11,98 ± 39,85 ± 9,40 ± 52,47 ± 3,14 5,92 0,27 3,73 0,89 1,13 13.48 ± 53,48 ± 14,39 ± 54,24 ± 8,56 ± 61,02 ± 3,14 4,28 0,51 4,25 0,05 1,18 11,44 ± 64,93 ± 10,69 ± 64,93 ± 4,36 ± 65,38 ± 1,67 5,95 0,43 3,82 0,63 0,52 Dính 35,06 ± 100 35.07 ± 100 34,62 ± 100 thành 5,95 -1 0,25 0,54 1,1 3,3 4,4 6,5 8,6 3.82 PL-10 Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn 0,52 Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh PL-11 Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh PHỤ LỤC 6: PHỔ HỒNG NGOẠI BIẾN ĐỔI FOURIER FT-IR CỦA TIỂU PHÂN TROJAN PL-12 Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh PHỤ LỤC 7: PHỔ HỒNG NGOẠI BIẾN ĐỔI FOURIER FT-IR CỦA INH PL-13 Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh PHỤ LỤC 8: PHỔ HỒNG NGOẠI BIẾN ĐỔI FOURIER FT-IR CỦA MẪU TRỘN VẬT LÝ PL-14 Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh PHỤ LỤC 9: PHỔ NHIỄU XẠ TIA X CỦA TIỂU PHÂN TROJAN PL-15 Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh PHỤ LỤC 10: PHỔ NHIỄU XẠ TIA X CỦA INH PL-16 Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh PHỤ LỤC 11: PHỔ NHIỄU XẠ TIA X CỦA MẪU TRỘN VẬT LÝ PL-17 Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh PHỤ LỤC 12: PHỔ DSC CỦA TIỂU PHÂN TROJAN PL-18 Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh PHỤ LỤC 13: PHỔ DSC CỦA INH PL-19 Tuân thủ Luật sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn ... MAI THANH DIỆN NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ TIỂU PHÂN MICRO TÍCH HỢP TỪ CÁC TIỂU PHÂN NANO MANG THUỐC KHÁNG LAO ISONIAZID PHÂN PHỐI TRỰC TIẾP ĐẾN PHỔI Ngành: Công nghệ dược phẩm – Bào chế thuốc Mã số: 8720202... micro tích hợp từ tiểu phân nano mang thuốc kháng lao phân phối trực tiếp đến phổi quan tâm phát triển Khi hạt bột kích thước micro phân phối tới phế nang phổi tiểu phân nano mang thuốc trị lao. .. Điều chế tiểu phân micro mang tiểu phân nano chứa INH phương án cải tiến việc điều trị sử dụng INH Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu điều chế tiểu phân micro tích hợp từ tiểu phân nano mang thuốc kháng