ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG HẤP PHỤ

ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MƠN HĨA LÝ BÀI TIỂU LUẬN SINH VIÊN THỰC HIỆN - Nguyễn Hoàng Anh Kiệt ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG HẤP PHỤ Tp Hồ Chí Minh – Năm 2021 I MỤC LỤC Trang bìa I Mục lục II 1, Giới thiệu chung Hấp phụ 2.1 Cơ sở lý thuyết 2.2 Ứng dụng 2.2.1 Chất hấp phụ chế phẩm làm thuốc giải độc .3 2.2.2 Phát triển công thức Tổng kết .9 Tài liệu tham khảo 10 II Giới thiệu chung Khoa học bề mặt nghiên cứu tượng vật lý hóa học xảy hai pha (rắn - lỏng, rắn - khí, lỏng – khí) Đây mơn quan trọng mà cở dựa trên: tượng bề mặt như: Sức căng bề mặt (surface tension), Sự hấp thụ (Adsorption), Độ thấm ướt (wettability),… Tất tượng xuất nhiều đời sống, nghiên cứu tượng ta biết hình thành, phân hủy, hịa tan,… chất bề mặt phân chia pha, đối vời ngành dược, mang lại ý nghĩa to lớn nghiên cứu tượng bao mặt bao gồm: - Hấp phụ hoạt chất tá dược công thức bào chế - Phân tán tiểu phân lỏng mơi trường lỏng Hình thành ổn định nhũ tương - Phân tán tiểu phân rắn mơi trường lỏng để hình thành hỗn dịch - Cạnh tranh hấp thu phân tử qua màng sinh học Chính ý nghĩa to lớn đó, mà ứng dụng tượng bề mặt hay nói cách khác surface sciene ngành dược vô lớn Tuy ứng với tượng mà có cách ứng dụng riêng chúng góp phần vào việc xác định công thức, dạng bào chế… dược phẩm Dưới ứng dụng tượng hấp phụ (Asorption) Hấp phụ 2.1 Cơ sở lý thuyết: Hấp phụ trình phân tử, ion, gọi chất bị hấp phụ diện dạng khí lỏng dính bề mặt chất rắn, chất lỏng, gọi chất hấp phụ, xảy bề mặt phân chia pha Chất hấp phụ chất có bề mặt xảy hấp phụ, như: than hoạt, kaolin, bột giấy, tinh bột Chất bị hấp phụ chất tích lủy bề mặt phân chia pha, như: chất màu, chất mùi, khí,… Cơ chế tượng hấp thụ: - Chất bị hấp phụ phân bố đến bề mặt hấp phụ - Chất bị hấp phụ khuếch tán vào mao quản - Chất bị hấp phụ hình thành đơn lớp bề mặt chất hấp phụ, hấp phụ đạt cân Lượng chất bị hấp phụ gam chất hấp phụ tính cơng thức: Qe  V (C0  Ce ) M Trong Qe Lượng chất bị hấp phụ (mg/g); C0 , Ce nồng độ chất bị hấp phụ ban đầu trạng thái cân bằng; V thể tích (L); M khối lượng chất hấp phụ (g) Hình 1: Phân tử khí bám bề than hoạt tính Thuyết hấp phụ Langmuir đường đẳng nhiệt Langmuir: Năm 1915 Langmuir đưa lý thuyết hấp phụ với điều kiện sau: - Lực HP lực tác dụng khối lượng, có tác dụng phạm vi kích thước phân tử, vậy, lớp HP đơn lớp phân tử - Lực HP tác động vết nứt, góc, cạnh, đỉnh bề mặt chất HP (tâm hấp phụ) - Mỗi tâm HP HP phân tử bị HP, HP tồn khoảng TG định, sau đó, phân tử bị HP quay pha khí (phản HP), tâm HP HP phân tử khác - Các phân tử bị HP không tương tác với Các tâm HP không làm ảnh hưởng đến HP tâm bên cạnh Đường đẳng nhiệt Langmuir dùng để mô tả trạng thái cân chất hấp phụ hệ hấp phụ, giới hạn lớp đơn phân tử, lớp đồng khơng có tương tác phân tử hấp phụ liền kề theo thuyết Langmuir 2.2 Ứng dụng Dưới vài nghiên cứu, ứng dụng tượng Hấp phụ ngành dược 2.2.1 Chất hấp phụ chế phẩm làm thuốc giải độc Giới thiệu: Sử dụng than hoạt tính, chất hấp phụ phổ biến, để điều trị tình trạng liều Acetaminophen Acetaminophen loại thuốc không kê đơn (OTC), tần suất sử dụng chúng nhiều, việc dễ dàng mua chúng sử dụng khơng nắm rõ thơng tin dễ xảy tình trạng liều dẫn đến ngộ độc Được biết bị liều Acetaminophen, dấn tới tổn thương gan, để giải vấn đề có nhiều nghiên cứu cho thấy hiệu sử dụng dạng điều chế than hoạt tính việc điều trị Các dạng bào chế than hoạt tính có tác dụng hấp phụ chất độc tiềm ẩn Phân tích hấp phụ: Đánh giá hấp phụ than hoạt tính với Acetaminophen dạng bào chề khác than hoạt tính dạng viên nang, viên nén, bột điều kiện pH khác (đặc trưng cho độ pH quan hệ tiêu hóa dày, ruột…) Lượng Acetaminophen bị hấp phụ gam than hoạt tính tính công thức trên: Qe  V (C0  Ce ) M Được mô tả thông qua đường đẳng nhiệt Langmuir, thuyết hấp phụ Langmuir theo giả thuyết – lớp hấp phụ đơn lớp phân tử; phân tử bị hấp phụ không tương tác nhau; lực hấp phụ tác động vết nứt, góc, cạnh, đỉnh bề mặt chất hấp phụ; tâm hấp phụ hấp phụ phân tử bị hấp phụ thể thông qua phương trình tuyến tính Langmuir: Ce Ce   Qe Qm K Qm Trong Qe lượng acetaminophen bị hấp phụ gam chất hấp phụ trạng thái cân (mg/g) , Ce nồng độ cân acetaminophen (mg/L), Qm độ hấp phụ cực đại K số tỷ lệ Langmuir Lượng acetaminophen hấp phụ dạng báo chế than hoạt tính khác (viên nén, viên nang, bột) thể Hình 2, 3, bên Hình 2: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir acetaminophen sử dụng viên nang than hoạt tính pH 1,2 6,5 Hình 3: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir acetaminophen sử dụng viên nén than hoạt tính pH 1,2 6,5 Hình 4: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir acetaminophen sử dụng bột than hoạt tính pH 1,2 6,5 Thơng qua biểu đồ ta thấy khơng có khác lớn hai điều kiện pH khác nhau, giá trị Qe pH = 6,5 cao chút Ngồi thơng qua biểu đồ này, ta đánh giá lượng Acetaminophen hấp phụ than hoạt tính dạng bột nhiều nhất, tới dạng viên nén, cuối dạng viên nang Đánh giá thực kính hiển vi điện tử quét cho thấy mật độ hấp phụ Acetaminophen bột than hoạt tính tương đối nhiều tăng lên thêm độ pH = 6,5, dạng viên nén, viên nang thành phần chúng có tá dược ảnh hưởng tới bám dính lên bề mặt, điều thể Hình Các kết thực điều kiện mô độ pH, dung dịch dày ruột non Kết quả: Thông qua liệu ta đánh giá viên nén viên nang có diện tá dược làm chậm, giảm hấp phụ Acetaminophen lên than hoạt tính, cịn dạng bột dạng có khả hấp phụ tốt Acetaminophen Đồng thời qua kết ta thấy lượng Acetaminophen hấp phụ đọ pH 6,5 cao so với pH 1,2 điều cho thấy hấp phụ diễn ruột non (nơi có pH khoảng 5-8) hiệu dày (nơi có pH khoảng 1-3) Qua ta thấy than hoạt tính dạng bột dạng bào chế tốt để điều trị ngộ độc Acetaminophen Hình 5: Hình ảnh thu bề mặt than hoạt tính thu từ (A) viên nang, (B) viên nén, (C) bột sau hấp phụ Acetaminophen môi trường mô dịch dày (D) dạng viên nang, (E) dang viên nén, (F) bột sau hấp phụ Acetaminophen môi trường mô dịch ruột 2.2.2 Phát triển công thức Giới thiệu: Nghiên cứu hấp phụ tá dược dạng bào chế rắn việc phát triển công thức bào chế hấp phụ ENADOLINE hay CI-977 vào tá dược Cellulose vi tinh thể, Croscarmellose Sodium starch glycolate Đây nghiên cứu đăng lên Tạp chí Dược phẩm giới, năm 1992, số 83 ENADOLINE loại hóa chất giúp giảm đau, liên kết với thụ thể K – opioid, viết dạng CI-977 Cơng thức hóa học C 24H32N2O3 Cấu hình thể Hình Nghiên cứu để đánh giá tính phát triển cơng thức uống CI- 977, Thuốc tá dược phải ổn định, đặc tính hóa tan, sinh khả dụng phải tốt O N O N O Enadoline 2-(benzofuran-4-yl)-N-methyl-N-((5R,7S,8S)-7-(pyrrolidin-1-yl)-1-oxaspiro[4.5]decan-8yl)acetamide Hình 6: Cấu hình Enadoline Cơ chế hấp phụ CI-977 vào Cellulose vi tinh thể lực hút tĩnh điện phân tử, người ta đánh giá hấp phụ Enadoline tá dược điều kiện nồng độ ion, ion Na + Ca2+, môi trường thông qua, đánh giá thông qua đường đẳng nhiệt Langmuir thể Hình (Đường đẳng nhiệt Langmuir sử dụng để mô tả cân hệ hấp phụ, trình hình thành liên kết ion, cộng hóa trị chất hấp phụ chất bị hấp phụ) Dạng tuyến tính đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đưa ra: Ceq X /M  C  eq k1.k2 k2 Trong k1 , k2 số k1 thước đo lực chất hấp phụ chất bị hấp phụ Còn k2 khả hấp phụ chất hấp phụ Các số thể bảng bên Ceq nồng độ cân (mg/100ml) X / M lượng thuốc hấp phụ tính mg/g số ghi nhận thể Bảng Qua thấy lực hút tĩnh điện nên suất cation gây giảm lực chất hấp phụ chất bị hấp phụ, ngồi cịn cho thấy mức độ hấp phụ nhạy cảm với cation điện tích lớn (Ca 2+) cation có điện tích nhỏ (Na+) Tiếp theo đánh giá tới độ pH, Hình cho ta thấy ảnh hưởng độ pH lên phần trăm CI-977 hấp phụ Như thấy pH tăng từ khoảng đến 6, phần trăm CI-977 bị hấp phụ tăng, khoảng đến 10 phần trăm CI-977 giảm xuống Nồng độ cân (mg/ 100ml) Hình 7: Đường đẳng nhiệt hấp phụ CI-977 Cellulose vi tinh thể, nơi cường độ ion loại ion đa dạng Bảng 1: Tóm tắt số thu từ đồ thị tuyến tính phương trình Langmuir Các loại ion Nồng độ ion Nước cất %CI-977 bị hấp phụ Hệ số ion hóa tính tốn Hình 8: Ảnh hưởng pH đến phần trăm CI-977 hấp phụ Kết quả: Ảnh hưởng pH chất điện giải cho thấy chế hấp phụ CI977 với cellulose làm giảm lực hút tĩnh điện bề mặt tích điện dương (thuốc) bề mặt tích điện âm (tá dược – cellulose vi tinh thể), cạnh tranh bề mặt tích điện dương cation Tuy nhiên, sinh khả dụng thuốc tá dược không bị ảnh hưởng nhiều độ pH dày ruột nằm khoảng giá trị làm tăng độ hấp phụ thuốc (pH từ 1-8) Qua ta xem xét việc lựa chọn tá dược việc xây dựng công thức bào chế cho phù hợp với khả hấp phụ tá dược ứng với loại thuốc khác Tổng kết Qua hai ví dụ trên, ứng dụng tượng hấp phụ, ta thấy khơng tượng hấp phụ mà kể tượng bề mặt khác có ứng dụng lớn ngành dược, thông qua nghiên cứu, sử dụng thuyết liên quan đến tượng, ta đánh giá khả xảy chất tác động vào điều kiện khác nhau, tượng hấp phụ hấp phụ thuốc vào tá dược hình thành cơng thức bào chế hay đánh giá khả hấp phụ dạng bào chế dược phẩm qua lựa chọn dạng bào chế cho phù hợp, ngồi cho ta thấy tầm quan trọng vật liêu hấp phụ than hoạt… đóng vai trị quan trọng ngành Dược Tài liệu tham khảo [1] Ilomuanya, M O., Ohere, A F., Zubair, S A., & Ubani-Ukoma, U (2017) Evaluation of adsorption capacity of acetaminophen on activated charcoal dosage forms available in Nigeria by in vitro adsorption studies and scanning electron microscopy Tropical Journal of Pharmaceutical Research, 16(5), 1105 [2] Bernal, V., Erto, A., Giraldo, L., & Moreno-Piraján, J (2017) Effect of Solution pH on the Adsorption of Paracetamol on Chemically Modified Activated Carbons Molecules, 22(7) [3] Senderoff, R I., Mahjour, M., & Radebaugh, G W (1992) Characterization of adsorption behavior by solid dosage form excipients in formulation development International Journal of Pharmaceutics, 83(1-3) [4] Walsh, S., Strain, E., Abreu, M., & Bigelow, G (2001) Enadoline, a selective kappa opioid agonist: comparison with butorphanol and hydromorphone in humans Psychopharmacology, 157(2), 151–162 10