nano diclofenac.
Dựa theo phương pháp bào chế nano polyme chứa diclofenac, với chất mang là Eudragit RS100 của Khosro Adibkia và cộng sự [7], của Mohamad Barzegar – jaladi [13], tiến hành các thí nghiệm lựa chọn kỹ thuật bào chế ban đầu theo công thức trong bảng 3.1, phương pháp trình bày ở mục 2.3.2.
Bảng 3.1: Công thức bào chế hệ NP diclofenac
Thành phần Pha phân tán NaD 50 mg Eud RS100 150 mg EtOH 2 ml MeOH 4 ml Pha nước PVA 1 % Hệ đệm pH 3,2 100 ml
Ảnh hưởng của nhiệt độ 3.1.1.
Trong phương pháp bào chế hệ nano polyme, một số tác giả như Khosro Adibkia, Mohammad Barzegar [7], [13] tiến hành tại nhiệt độ cao (>50oC), trong khi đó một số tác giả khác bào chế hệ NP tại nhiệt độ thấp (<10o
C) [18], do đó chúng tôi bào chế hệ NP tại hai nhiệt độ 5 và 50oC , sử dụng thiết bị thiết bị đồng nhất hóa tốc độ cao trong 5 phút (10.000 vòng/ phút).
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới KTTP hệ NP diclofenac
Nhiệt độ (oC) KTTP (nm) PDI
50 - 60 907,9 0,824
5 - 10 521 0,419
Kết quả trình bày trong bảng 3.2 cho thấy KTTP và PDI của hệ NP bào chế ở nhiệt độ 5oC nhỏ hơn so với ở nhiệt độ 50oC. Nguyên nhân có thể do tại nhiệt độ
cao, dung môi pha phân tán bay hơi nhanh, các giọt nhũ tương chưa được chia cắt đến KTTP xác định thì polyme và dược chất đã kết tủa. Muốn bào chế ở nhiệt độ cao phải tiến hành với lực phân cắt lớn hoặc sử dụng thiết bị kín như máy đồng nhất hóa áp suất cao. Do vậy, nhiệt độ 5 – 10oC được lựa chọn cho các nghiên cứu bào chế tiếp theo.
Ảnh hưởng của lực phân tán 3.1.2.
3.1.2.1. Đồng nhất hóa tốc độ cao
Đồng nhất hóa tốc độ cao (high-shear homogenization) là thiết bị thường được sử dụng trong các phương pháp bào chế hệ nano. Chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của thiết bị đồng nhất hóa ở các tốc độ 7.000, 10.000 và 15.000 vòng/phút, thời gian sử dụng là 5 phút.
Kết quả thu được trình bày ở bảng 3.3 cho thấy: khi tốc độ đồng nhất hóa tăng lên, KTTP và PDI có xu hướng giảm xuống. Tới tốc độ 15.000 vòng/phút, hệ nano thu được có kích thước khá nhỏ. Tại tốc độ khuấy 20.000 vòng/phút tạo nhiều bọt nên chúng tôi dừng lại lựa chọn ở mức 15.000 vòng/phút.
Bảng 3.3 : Ảnh hưởng của tốc độ đồng nhất hóa tới KTTP hệ NP diclofenac
Tốc độ (vòng/phút) KTTP (nm) PDI
7000 594,4 0,419
10000 521 0,506
15000 305,3 0,174
20000 538 0,586
3.1.2.2. Thiết bị siêu âm
Do dùng đồng nhất hóa với tốc độ rất cao (15.000 vòng/ phút) như trên, KTTP chưa đạt kết quả như mong muốn, nên thêm thiết bị siêu âm thêm trong giai đoạn nhũ hóa như theo một số tác giả sử dụng [5]. Các mẫu được khuấy trộn ở giai đoạn nhũ hóa bằng thiết bị siêu âm (tần số 30000 Hz, năng lượng 100 W, thời gian 0-5 phút), sau đó chuyển sang khuấy bằng thiết bị đồng nhất hóa (2 - 5 phút). Kết quả KTTP thu được thể hiện trong hình 3.1.
Hình 3.1: Ảnh hưởng của thời gian phân tán tới KTTP của hệ NP diclofenac
Chú thích. SxDy: siêu âm trong x phút và đồng nhất hóa trong y phút.
Kết quả trình bày trong hình 3.1 cho thấy:
Dùng kết hợp thêm thiết bị siêu âm KTTP hệ NP diclofenac và PDI nhỏ hơn so với chỉ sử dụng thiết bị đồng nhất hóa tốc độ cao.
Sau khi siêu âm (3 phút), thiết bị đồng nhất hóa tốc độ cao tiếp tục được sử dụng để khuấy trộn hỗn hợp trong 2 phút thu được mẫu có KTTP nhỏ nhất.
Bên cạnh đó, nhiệt độ của mẫu trong quá trình siêu âm tăng lên từ 5oC trước khi siêu âm, lên 10oC sau khi siêu âm. Có hiện tượng các mảng polyme nổi lên trên bề mặt pha nước hoặc bám trên thành dụng cụ nếu thời gian siêu âm vượt quá 3 phút. Có thể do thời gian siêu âm càng lâu, nhiệt độ của mẫu tăng lên càng cao, làm cho dung môi bay hơi quá nhanh, để lại các mảng polyme.
Vì vậy, siêu âm (tần số 30000 Hz, năng lượng 100 W) thời gian 3 phút và đồng nhất hóa tốc độ 15000 vòng/phút trong 2 phút để thực hiện các bước khảo sát tiếp theo. 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 265 270 275 280 285 290 295 300 305 S0D5 S3D2 S3D3 S5D5 P DI K T T P (nm ) Phương pháp KTTP PDI
3.2. Ảnh hưởng của một số tá dược trong công thức tới KTTP của hệ NP diclofenac
Lựa chọn hệ dung môi hòa tan dược chất và polyme 3.2.1.
Các mẫu bào chế ban đầu theo công thức trình bày ở bảng 3.1 sử dung hệ dung môi EtOH và MeOH, nhưng trong quá trình thực hiện gặp phải một số bất lợi sau:
+ Khả năng hòa tan của hỗn hợp dung môi này với dược chất và polyme không ổn định (dung dịch bị đục).
+ Mẫu sau khi bào chế, soi kính hiển vi thông thường thấy có nhiều tinh thể dược chất. Có thể do độ phân cực của hỗn hợp dung môi lớn, khả năng trộn lẫn với nước cao, dược chất dễ bị tủa nhanh.
Vì thế chúng tôi tiến hành khảo sát lựa chọn dung môi pha phân tán, với ba dung môi được đề xuất là MeOH, EtOH, DCM dựa theo độ tan trong các dung môi khác nhau của NaD và Eud [6], [26] phương pháp ghi ở mục 2.3.1. Kết quả hòa tan thu được trình bày trong bảng 3.4.
Bảng 3.4: Khả năng hòa tan của hệ dung môi khác nhau đối với hỗn hợp NaD và Eud
Ký hiệu mẫu EtOH
ml MeOH ml DCM ml Kết quả D1 2 1 0 Khó tan D2 1 2 0 Dễ tan, không ổn định D3 0 3 0 Dễ tan, không ổn định D4 0 1 2 Dễ tan, ổn định D5 0 0 3 Không tan Nhận xét:
Khả năng hòa tan hỗn hợp dược chất và polyme trong pha phân tán thu được tăng dần khi độ phân cực của hỗn hợp dung môi giảm dần. Tuy nhiên, nếu sử dụng hoàn toàn là dung môi không phân cực (D5), dược chất không tan. Vì vậy, trên cơ
sở đó, lựa chọn hỗn hợp dung môi là MeOH và DCM với tỉ lệ 1:2. Công thức cho các mẫu bào chế tiếp theo được trình bày như trong bảng 3.5.
Bảng 3.5: Công thức bào chế hệ NP diclofenac
Thành phần Pha phân tán NaD 50 mg Eu RS100 150 mg MeOH 2 ml DCM 4 ml
Pha nước PVA 1 %
Hệ đệm pH 3,2 100 ml
Khảo sát ảnh hưởng của PEG 400 3.2.2.
Các mẫu NP diclofenac được bào chế như công thức trình bày trong bảng 3.5
và phương pháp ghi ở mục 2.3.2, PEG 400 được thêm vào pha ngoại ở các nồng độ khác nhau 0, 0,5 %, 1 % và 2 %. Các mẫu sau khi bào chế được tiến hành đo thế Zeta trước khi ly tâm, rửa tủa với mục đích đánh giá khả năng hình thành và bền vững của hệ. Kết quả KTTP trong bảng 3.6.
Bảng 3.6: Sự ảnh hưởng của PEG 400 đối với KTTP
Nồng độ PEG 400 (%) KTTP PDI Thế Zeta
0 612,1 0,379 -
0,5 421,8 0,302 + 11,8
1 277 0,175 + 22,5
2 300,4 0,253 + 12,9
Từ kết quả thu được ở bảng 3.6 cho thấy:
Các mẫu dùng PEG 400 có KTTP và PDI nhỏ hơn các mẫu trước. Nguyên nhân do PVA có khả năng nhũ hóa yếu khi được dùng đơn độc, sự kết hợp thêm PEG 400 trong pha ngoại tạo ra hỗn hợp chất nhũ hóa gồm PEG 400 và PVA làm tăng khả năng nhũ hóa, vì vậy kích thước tiểu phân thu được nhỏ hơn. Trong đó,
công thức sử dụng 1 % PEG 400 cho hệ NP diclofenac có KTTP và PDI nhỏ nhất. Vì vậy, PEG 400 với nồng độ 1 % được thêm vào công thức bào chế hệ nano trong các nghiên cứu tiếp theo.
Ảnh hưởng của nồng độ PVA 3.2.3.
Nồng độ PVA ảnh hưởng tới khả năng hình thành nhũ tương và KTTP do: làm thay đổi độ nhớt của pha ngoại – môi trường phân tán tạo. Bên cạnh đó PVA mang điện tích âm, nên có thể ảnh hưởng tới điện tích bề mặt của tiểu phân nano. Các mẫu NP diclofenac được bào chế với công thức trình bày ở bảng 3.5, phương
pháp ghi ở mục 2.3.2, có thêm PEG 400 1 % ở pha ngoại, nồng độ PVA được thay đổi từ 1 - 5 %. Các mẫu được đo thế Zeta trước khi đem ly tâm. Kết quả KTTP thu được trình bày trong bảng 3.7.
Bảng 3.7: Ảnh hưởng của nồng độ PVA tới KTTP của hệ tiểu phân diclofenac
Nồng độ PVA (%) KTTP (nm) PDI Thế Zeta
(mV) 0 1500 0,66 - 1 276,1 0,196 + 29,7 2 289,4 0,202 + 22,2 4 290 0,121 + 16,3 5 313,3 0,123 + 14,4
Từ các kết quả trên cho có thể thấy:
+ Trong các mẫu khảo sát, mẫu không dùng PVA có KTTP khá lớn. + Khi tăng nồng độ PVA từ 1- 5 %, KTTP của hệ tăng dần.
Những hiện tượng này có thể giải thích như sau: Các mẫu không sử dụng PVA, không có khả năng nhũ hóa, các giọt nhũ tương hình thành tạm thời và nhanh chóng bị tách lớp. Tuy nhiên, nếu nồng độ PVA tăng lên, độ nhớt của môi trường quá cao, lực phân tán không thay đổi, dẫn tới khả năng phân tán kém đi, kích thước giọt nhũ tương lớn hơn, KT trung bình của tiểu phân cuối cùng tăng lên. Nồng độ PVA 1 % tiếp tục được lựa chọn cho những nghiên cứu sau.
Ảnh hưởng của tỉ lệ dược chất và polyme tới sự thay đổi kích thước tiểu 3.2.4.
phân hệ NP diclofenac
3.2.4.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của Eud tới kích thước tiểu phân của dược chất và hệ NP diclofenac.
Bảng 3.8: Ảnh hưởng của Eud tới KTTP của dược chất và hệ NP
NaD (mg) Eud RS 100 (mg) KTTP PDI
50 150 278 0,175
50 0 3600 0,748
Các mẫu được bào chế theo công thức trình bày trong bảng 3.5, và phương
pháp trình bày tại mục 2.3.2, thay đổi lượng dược chất và polyme. Kết quả KTTP trong bảng 3.8 cho thấy hệ NP diclofenac có KTTP và PDI nhỏ hơn nhiều so với mẫu chỉ chứa dược chất. Hiện tượng này cho thấy vai trò làm nhỏ kích thước tiểu phân của diclofenac trong quá trình bào chế. Tỉ lệ Eud quyết định hình dạng và kích thước của hệ NP diclofenac, vì vậy, tỉ lệ giữa dược chất và polyme tiếp tục được nghiên cứu kỹ ở mục sau.
3.2.4.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ giữa dược chất và polyme tới KTTP
Tỉ lệ dược chất và polyme ảnh hưởng tới khả năng nạp dược chất của hạt nano, từ đó ảnh hưởng tới kích thước tiểu phân. Các mẫu NP diclofenac được bào chế theo công thức ghi ở bảng 3.5, phương pháp trình bày ở mục 2.3.2, sử dụng
đệm lactat 0,005 M, giữ nguyên tổng lượng dược chất và polyme với tỉ lệ khảo sát giữa chúng tương ứng là 1:1; 1:2; 1:3; 1:4; 3:4. Kết quả KTTP thu được trình bày trong bảng 3.9.
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của tỉ lệ dược chất và polyme tới KTTP của hệ NP diclofenac Tỉ lệ dược chất và polyme 1:4 1:3 1:2 3:4 1:1 KTTP (nm) 284,4 277,7 303,3 378,8 255,3 PDI 0,194 0,175 0,258 0,442 0,226
Kết quả trên cho thấy:
Tỉ lệ dược chất và polyme ảnh hưởng phức tạp tới KTTP của hệ nano diclofenac.
- Nếu lượng polyme thấp, thì không đủ bao lượng dược chất, một số phân tử dược chất kết tinh dưới dạng tinh thể lớn, làm tăng KTTP trung bình và PDI. - Nếu lượng polyme cao, đủ để nạp hết lượng dược chất tạo tiểu phân nano,
KTTP của hệ phụ thuộc vào bề dày lớp vỏ polyme.
Trong các mẫu khảo sát, tỉ lệ dược chất và polyme 1:3 thích hợp nhất tạo tiểu phân nhỏ, đồng đều. Vì vậy, tỉ lệ này tiếp tục được lựa chọn cho công thức bào chế NP diclofenac.
Ảnh hưởng của hệ đệm tới kích thước tiểu phân hệ NP diclofenac 3.2.5.
Nguyên liệu ban đầu bào chế NP diclofenac NaD (dạng muối) tan được trong nước, vì thế, tạo môi trường pha ngoại không hòa tan dược chất rất quan trọng. Sử dụng hệ đệm có pH 3,2 được bão hòa dược chất là một phương pháp để tạo ra môi trường phân tán kém tan đối với dược chất, bão hòa dược chất giúp làm giảm tối thiểu lượng dược chất bị thất thoát ở trong sản phẩm cuối [7], [9]. Mỗi loại đệm có các ion với số lượng và điện tích khác nhau, ảnh hưởng đến
điện tích bề mặt của tiểu phân nano, tác động tới sự hình thành và bền vững của tiểu phân. Do vậy trong phạm vi nghiên cứu hiện có, chúng tôi tiến hành khảo sát 4 loại đệm với những nồng độ khác nhau.
Hệ NP diclofenac được bào chế theo công thức trình bày trong bảng 3.5, phương pháp ghi ở mục 2.3.2, nồng độ PEG 400 là 1 %. Các loại đệm sử dụng là các dung dịch acetat, lactat, succinat, phosphat có nồng độ anion acid 0,005 M; 0,01 M; 0,05 M; 0,1 M được điều chỉnh pH tới 3,2 bằng dung dịch natri hydroxyd 0,1 M.
Kết quả thu được trình bày trong bảng 3.10 cho thấy:
Mỗi hệ đệm, ở mỗi nồng độ khác nhau, đều tạo ra hệ tiểu phân có thế Zeta khác nhau.
- Các hệ đệm khác nhau: chứa các ion mang điện tích khác nhau, dẫn tới ái lực khác nhau đối với tiểu phân, hấp phụ điện tích lên bề mặt của tiểu phân khác nhau, nên thế Zeta khác nhau.
- Cùng hệ đệm: nồng độ khác nhau, số lượng ion mang điện khác nhau, mức độ hấp phụ điện tích lên bề mặt tiểu phân khác nhau, dẫn tới thế Zeta khác nhau.
Ngoài ảnh hưởng của các anion acid được hấp phụ còn có lớp điện kép của tiểu phân, các ion OH-, H+ và Na+. Vì vậy, mỗi loại hệ đệm, với ảnh hưởng khác nhau, có một nồng độ để KTTP của mẫu NP nhỏ nhất, cụ thể là:
- Đệm acetat: nồng độ 0,01 M. - Đệm lactat: nồng độ 0,005 M. - Đệm succinat: nồng độ 0,1 M. - Đệm phosphat: nồng độ 0,05 M.
Bảng 3.10: Ảnh hưởng các loại hệ đệm tới KTTP và thế Zeta.
Nồng độ đệm (mol/l) 0,005 0,01 0,05 0,1 Acetat KTTP (nm) 352.2 263,6 282,9 273,3 PDI 0,265 0,115 0,207 0,226 Thế Zeta (mV) + 10,6 + 24,1 + 20,4 + 26,9 Lactat KTTP (nm) 294,5 310,1 377,5 309,6 PDI 0,161 0,205 0,285 0,246 Thế Zeta (mV) + 12,2 + 11,2 + 9,77 + 10,5 Succinat KTTP (nm) 294,7 261,7 282,9 259,5 PDI 0,109 0,095 0,142 0,165 Thế Zeta (mV) + 7,15 + 11,7 + 9,11 + 13 Phosphat KTTP (nm) 284,2 371,8 282 320,9 PDI 0,125 0,228 0,080 0,193 Thế Zeta (mV) + 11,2 + 7,16 + 12,5 + 12,9
Bảng 3.10 còn cho thấy sự phù hợp thế Zeta với giá trị KTTP. Mẫu NP có thế Zeta càng lớn, KTTP càng nhỏ. Nguyên nhân do thế Zeta thể hiện cho lực đẩy tĩnh điện giữa các tiểu phân như đã giải thích ở các phần trên. Các mẫu NP đều có thế Zeta dương, làm cho hệ NP diclofenac tương hợp với mắt, giúp tăng khả năng thấm qua giác mạc. Trong đó, hệ đệm acetat và lactat mang lại thế Zeta của hệ cao hơn so với các hệ đệm còn lại.
Từ những kết quả và nhận định trên, việc lựa chọn loại acid sẽ phụ thuộc vào hiệu suất quá trình khi bào chế với các loại hệ đệm khác nhau.
Bên cạnh đó, kết quả thể hiện trong hình 3.2 cho thấy các mẫu NP diclofenac khi thay đổi nồng độ đệm của những hệ đệm khác nhau cho thấy: hệ đệm lactat đem lại hiệu suất bào chế cao nhất, và thấp nhất là hệ đệm phosphat. Vì vậy, ở các nghiên cứu tiếp theo lựa chọn hệ đệm lactat ở nồng độ 0,005 M hoặc succinat ở nồng độ 0,1 M.
Hình 3.2: Hiệu suất bào chế khi sử dụng đệm với nồng độ khác nhau Ảnh hưởng của tỉ lệ giữa pha phân tán và pha nước tới KTTP.
3.2.6.
Tỉ lệ giữa pha phân tán và môi trường phân tán (pha nước) quyết định khả năng tạo nhũ tương, ảnh hưởng tới mật độ giọt nhũ tương. Tỉ lệ này càng lớn, các giọt nhũ tương có nguy cơ va chạm tăng lên, gây hiện tượng kết tụ, nên ảnh hưởng
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 Hi ệu su ất b ào c h ế ( % ) Nồng độ (mol/l) lactat phosphat succinat acetat
tới KTTP và PDI của hệ NP diclofenac. Tuy nhiên, nếu tỉ lệ pha phân tán tăng lên, có thể làm tăng lượng dược chất bào chế mỗi lần, tăng quy mô bào chế. Vì thế, các