Quá trình thiết kế và tối ưu hoá công thức bào chế vi cầu indomethacin TDKD gồm các bước sau:
2.2.1. C h ế tạo vi cầu indomethacin
Vi cầu indomethacin được chế tạo với chất mang EC theo phương pháp bốc hơi dung môi từ nhũ tương. PVA được sử dụng như chất ổn định nhũ tương.
EC và indomethacin được hoà tan trong diclomethan rồi nhũ hoá vào dung dịch PVA trong nước. Khuấy liên tục nhũ tương thu được trong 4 giờ ở nhiệt độ 45°c để làm bay hơi hết diclomethan. Lọc hút chân không lấy vi cầu mói tạo thành. Phân tán lại vi cầu vào nước, tiếp tục khuấy trong 1 giờ. Lọc hút chân không lấy vi cầu. Rửa vi cầu nhiều ỉần bằng nước cất rồi làm khô trong tủ sấy ở nhiệt độ 40°c trong 24 giờ.
Các bước tiến hành được thể hiện ở Hình 5:
0 11^ ° ể o o » o j Hoàtan r OOOOOQO 0000030 Làm khô Khuấy ooooo H Nhũ hoá Ĩ . Ở / \ ầ Ạ o Bây hơi CHjClj Lọc, rửa
Hình 5. Các bước bào chế vi cầu theo phương pháp bốc hơi dung môi từ nhũ tương.
2.2.2. Định lượng indomeíhacỉn trong vi cầu
Indomethacm trong vi cầu được định lượng bằng phương pháp đo quang. Cân chính xác một khối lượng vi cầu tương ứng với khoảng 50 mg indomethacin, hoà tan vào diclomethan, pha loãng đến nồng độ thích hợp. Đo mật độ quang của dung dịch này ở bước sóng Amax =320 nm đã chọn. Tiến hành các bước tương tự với dung dịch chuẩn indomethacin biết trước nồng độ.
Tính kết quả bằng phương pháp so sánh với mật độ quang của dung dịch chuẩn indomethacin trong diclomethan.
Dựa vào mật độ quang đo được, xác định hàm lượng phần trăm indomethacin trong vi cầu, theo công thức:
y = P-Vicáu x mchuẩ" X100%
__ D K g X m ẩ
Trong đó: chuản vicầu
y : Hàm lượng phần trăm indomethacin trons vi cầu tạo thành. Dvicău: Mật độ quang của dung dịch indomethacin trong vi cầu.
Dchuẩn: Mật độ quang của dung dịch indomethacin đã biết trước nồng độ mchuẩn: Khối lượng indomethacin đem đo mật độ quang.
mvi cẩu: Khối lượng vi cầu đem đo mật độ quang.
2.2.3. Xác định phân b ố kích thước vỉ cầu
Kích thước vi cầu được xác định bằng cách rây qua các cỡ rây thích hợp. Sử dụng bộ rây phân tích kích thước hạt có cỡ mắt rây: 1250, 1000, 800, 710, 600, 400, 315, 150, 105 |j.m. Đường kính trung bình của vi cầu được tính toán từ đường cong phân bố kích thước vi cầu theo khối lượng [22].
2.2.4. Đo khối lượng riêng biểu kiến của các mẫu vi cầu
Xác định khối lượng riêng biểu kiến của các mẫu vi cầu bằng phương pháp gõ đến thể tích không đổi. Sử dụng máy đo thể tích biểu kiến của hạt và bột ERWEKA SVM. Mỗi mẫu vi cầu được cân một lượng khoảng 5 g, cho vào ống đong và gõ đến thể tích không đổi.
Khối lượng riêng biểu kiến được tính theo công thức: Dbk = m /v
Trong đó: Dbk: Khối lượng riêng biểu kiến (g/ml). m : Khối lượng vi cầu đem đo (g). V : Thể tích biểu kiến của vi cầu (ml).
2.2.5. Khảo sát khả năng giải phóng indomethacin từ vỉ cầu
Sử dụng thử nghiệm hoà tan theo Dược điển Mỹ 26 để đánh giá phần trăm indomethacin giải phóng từ các mẫu vi cầu tại từng thời điểm xác định. Thực nghiệm được tiến hành nhờ Hệ thống thử độ hoà tan tự động Vankel - Varian với các thông số:
■ Máy 2: cánh khuấy.
■ Môi trường hoà tan: 900 ml dung dịch đệm phosphat pH = 6,2. ■ Nhiệt độ: 37 ± 0,5°c.
* Tốc độ khuấy: 75 ± 3 vòns/phút.
Mẫu hoà tan được lấy tại 25 thời điểm trải đều từ 0 - 8 giờ. Hàm lượng indomethacin hoà tan được xác định bằng phương pháp đo mật độ quang ở bước sóng đã chọn.
2.2.6. Phương pháp đánh giá động học hoà tan
Dữ liệu hoà tan được xử lý bằng các mô hình động học phổ biến: động học bậc 0, động học bậc 1, Weibull, Higuchi, Hixson-Crowell, Korsmeyer- Peppas, Hopfenberg, đa thức bậc 2. Mô hình hoà tan phù hợp nhất được lựa chọn theo tiêu chuẩn thông tin Akaike (Akaike Information Criterion - AIC). Việc tính toán được trợ giúp bởi phần mềm MathCAD 2001 [15].
2.2.7. Phương pháp tối ưu hoá
Sử dụng phương pháp tối ưu hoá dựa trên mạn 2 thần kinh nhân tạo (Artificial Neural Network - ANN) với sự trợ giúp của phần mềm ANNA & OPTIM 1.4. Các thông số được tối ưu hoá là phần trăm indomethacin giải phóng sau 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 giờ và chỉ số biểu hiện cho sự giống nhau f2 (FDA-United States Food and Drug Administration) giữa đồ thị hoà tan của vi cầu bào chế được và đồ thị hoà tan theo dự kiến. f2 được tính theo công thức sau:
2
f2 = 5 0 x lg |" l+ (l/n )ẳ |R j -Tj
-0,5
Trong đó: j : Số thứ tự điểm lấy mẫu n : Số điểm lấy mẫu
Tj và Rj : Phần trăm indomethacin hoà tan từ vi cầu bào chế được và theo dự kiến tại thời điểm lấy mẫu thứ j.
f2 nhận giá trị từ 0 - 100. Giá trị f7 càng lớn, hai đồ thị hoà tan càng giống nhau và hai đồ thị hoà tan được coi là giống nhau khi f2 > 50.
PHẦN I I I . THỊÍC NGHIỆM - K ÊT QUẢ
3.1. Thiết kế thí nghiệm
Phương pháp bốc hơi dung môi nhằm tạo ra các vi cầu dưới dạng cốt mang thuốc. Chất mang ở đây là polyme không tan trong nước - ethylcellulose, dược chất được phân tán trong chất mang dưới dạng tiểu phân. Dung môi cho dược chất và chất mang là diclomethan. PVA được sử dụng như một chất ổn định nhũ tương.
Tiến hành một vài thí nghiệm sơ bộ để thiết kế công thức, phương tiện và kỹ thuật bào chế, ổn định một số thông số của quá trình (như nhiệt độ, thời gian). Từ đó, chúng tôi đã lựa chọn được công thức bào chế cơ bản gồm:
1- Indomethacin. 2- Ethylcellulose. 3- Polyvinyl alcol. 4- Diclomethan.
5- Nước cất (thể tích được giữ hằng định 500 ml). Trên cơ sở này, tiến hành lựa chọn biến độc lập, biến phụ thuộc và thiết kế công thức thí nghiệm để bào chế các mẫu vi cầu.
> Lựa chọn biến độc lập
Về lý thuyết, tất cả các yếu tố trong thiết kế thí nghiệm đều có thể ảnh hưởng đến tính chất lý hoá của sản phẩm cuối cùng (như: bản chất của dược chất, bản chất polyme, loại dung môi, độ tan của indomethacin, tốc độ khuấy, nhiệt độ, thời gian, tốc độ bốc hơi dung môi...). Tuy nhiên, những kinh nghiệm và các tài liệu liên quan cho phép xác định các thông số quan trọng có . hưởng nhiều nhất đến đặc tính của vi cầu. Đó là: tỷ lệ indomethacin/EC (tỷ lệ này liên quan chặt chẽ đến tốc độ giải phóng indomethacin ra khỏi vi cầu); nồng độ PVA trong pha nước (có liên quan đến sự ổn định của nhũ tươns); thể tích diclomethan và tốc độ khuấy .
Bốn yếu tố này được chọn làm bốn biến độc lập. Ký hiệu và các mức của biến độc lập được thể hiện ở Bảng 1.
Bảng 1. Ký hiệu và các mức của các biến độc lập.
stt Biến độc lập Ký hiệu Mức dưới Mức trên
1 Tỷ lệ indomethacin /EC X, 1,00 2,00
2 Nồng độ PVA trong pha nước (%) x 2 0,10 0,20
3 Thể tích diclomethan (ml) x 3 200 250
4 Tốc độ khuấy (vòng/phút) x 4 800 1000
> Lựa chọn biến phụ thuộc
Với mục tiêu bào chế vi cầu giải phóng dược chất kéo dài trong 12h, các biến phụ thuộc và yêu cầu của chúng được chọn như sau (Bảng 2):
Bảng 2. Các biến phụ thuộc.
stt Biến phụ thuộc Ký hiệu Yêu cầu Giới hạn
1 % indomethacin hoà tan sau 1 h Y, 25 % 20 - 35 % 2 % indomethacin hoà tan sau 2 h y2 40% 35 - 50 %
3 % indomethacin hoà tan sau 3 h y3 55% 50 - 60 %
4 % indomethacin hoà tan sau 4 h y4 65 % 60 - 70 % 5 % indomethacin hoà tan sau 5 h y5 70% 65 - 75 % 6 % indomethacin hoà tan sau 6 h y6 75 % 70- 80% 7 % indomethacin hoà tan sau 7h y7 80% 75 - 85% 8 % indomethacin hoà tan sau 8 h y8 85 % > 80% 9 Chỉ số thể hiện sự giống nhau của hai
đồ thị giải phóng ^2 -> max (>50)
10 Khối lượng riêng biểu kiến của vi cầu Dbk
Không tối ưu hoá
11 Đường kính trung bình của vi cầu dTB
(★) Đồ thị giải phóng dược chất trong thực tế và đồ thị giải phóng dược chất theo dự kiến.
> Thiết k ế thí nghiệm
Thiết kế mặt hợp tử tại tâm rút gọn gồm 20 thí nshiệm và 3 thí nghiệm ở tâm được trình bày ở bảng 3.
Bảng 3. Bảng thiết kế thí nghiệm. Công thức X! x 2 (%) x 3 (ml) x 4 (v/phút) Công thức X! x 2 (%) x 3 (ml) x 4 (v/phút) 1 1,0 0,10 200 800 13 1,0 1 0,15 Ị 225 900 2 2,0 0,10 200 800 14 2,0 0,15 ị 225 900 3 1,0 0,20 200 800 15 1,5 0,10 225 900 4 2,0 0,10 250 800 16 1,5 0,20 225 900 5 1,0 0,20 250 800 17 1,5 0,15 200 900 6 2,0 0,20 250 800 18 1,5 0,15 250 900 7 1,0 0,10 200 1000 19 1,5 0,15 225 800
8 1,0 0,20 200 1000 20 1,5 1 0,15 Ị 225 1000 9 2,0 0,20 200 1000 21 1,5 ! 0,15 225 900 10 1,0 0,10 250 1000 22 1,5 0,15 225 900 11 2,0 0,10 250 1000 23 1,5 0,15 225 900 12 2,0 0,20 250 1000 > Mô hình xử lý dữ liệu
Dữ liệu thu thập được được xử lý bằng mô hình mạng thần kinh nhân tạo với sự trợ giúp của phần mềm ANNA & OPTIM 1.4.
3.2. Tiến hành thực nghiệm
3.2.1. Chê tạo vi cầu
Các mẫu vi cầu indomethacin được chế tạo theo phương pháp đã nêu ở mục 2.2.1 theo các thông số trong bảng 3.
*Nhận xét: Trong quá trình bào chế các mẫu vi cầu, nhận thấy:
• Qúa trình hoà tan indomethacin trons diclomethan tốn nhiều thời gian do indomethacin có độ tan thấp.
• Ở mẫu vi cầu có nồng độ PVA lớn (CT 3, 5, 6, 8, 9), quá trình nhũ hoá xảy ra mạnh, vi cầu tạo thành khó lọc hơn.
• Ở nhiệt độ 45°c, diclomethan bốc hơi nhanh và hoàn toàn sau 4h.
3.2.2.Khảo sát một số đặc tính của vi cầu indomethacin
Sau khi bào chế xong, các mẫu vi cầu được:
o Định lượng hàm lượng indomethacin (mục 2.2.2)
Trước khi định lượng indomethacin trong vi cầu, tiến hành tìm cực đại hấp thụ của indomethacin trong môi trường định lượn2 nhằm đảm bảo ở bước sóng đã chọn, indomethacin hấp thụ tối đa. Sau đó, xây dựng đường chuẩn của indomethacin trong môi trường này để xác định sự liên quan tuyến tính giữa
nồng độ và mật độ quang, đảm bảo nồng độ dược chất được tính bằng phương pháp so sánh cho kết quả tin cậy.
*Tìm cực đại hấp thụ của indomethacin trong diclomethan:
Pha dung dịch indomethacin trong diclomethan có nồns độ 50 |ag/ml. Tiến hành quét phổ tử ngoại của dung dịch để tìm cực đại hấp thụ của indomethacin trong môi trường này. Kết quả thu được, trong khoảng bước sóng từ 250 - 450 nm, dung dịch dược chất có một cực đại hấp thụ ở Ảmax = 320 nm. Vậy, chọn 320 nm là bước sóng ưu tiên để đo độ hấp thụ của dược chất.
Wavelength (nm)
Hình 6. Quang phổ hấp thụ tử ngoại của indomethacin trong dung môi diclomethan.
♦♦♦Xây dựng đường chuẩn của indomethacin trong diclomethan:
Cân chính xác 50 mg indomethacin hoà tan vào 50 ml diclomethan được dung dịch gốc indomethacin nồng độ lmg/lml. Pha loãng dung dịch gốc được các dung dịch chuẩn indomethacin trong diclomethan có nồng độ: 5 |ag/ml;
10 |ig/ml; 20 |ag/ml; 30 Ịag/ml; 40 |ag/ml. Tiến hành đo độ hấp thụ của chúng ở bước sóng 320 nm.
Kết quả thu được thể hiện ở bảng 4:
Bảng 4. Kết quả mật độ quang của các dung dịch đã pha. STT Nồng độ (|j.g/ml) Mật độ quang 1 5 0,085 2 10 0,178 3 20 0,362 4 30 0,633 5 40 0,859
Vẽ đồ thị, xây dựng phương trình hồi quy thực nghiệm biểu thị sự liên quan giữa mật độ quang và nồng độ hoạt chất. Kết quả thu được ở Hình 7.
Nồng độ (mg/ml)
Hình 7. Đường chuẩn của indomethacin trong diclomethan và phương trình hồi quy thực nghiệm.
*Nhận xét:
Phép phân tích hồi quy cho thấy sự phụ thuộc tuyến tính cao giữa nồng độ với mật độ quang trong khoảng khảo sát (R2= 0,9949 = 1). Do đó, có thể dùng phương trình hồi quy để xác định nồng độ của hoạt chất khi biết mật độ quang
của dung dịch. Để đảm bảo độ chính xác của phương pháp đo, các dung dịch mẫu định lượng trong diclomethan sẽ được pha loãng đến nồng độ trong khoảng từ 30- 40 |ig/ml.
♦í* Định lượng hàm lượng indomethacin có trong các mẫu vi cầu:
23 mẫu vi cầu được tiến hành định lượng hàm lượng indomethacin theo phương pháp nêu ở mục 2.2.3. Kết quả thể hiện trên Bảng 5.
Bảng 5. Hàm lượng phần trăm indomethacin trong các mẫu vi cầu.
Công thức Hàm lượng (%) Công thức Hàm lượng (%)
1 56,47 13 59,77 2 82,72 14 84,34 3 56,39 15 81,54 4 57,13 16 60,33 5 64,19 17 58,33 6 76,18 18 66,12 7 53,29 19 63,98 8 54,93 20 56,22 9 73,57 21 73,90 10 49,93 22 58,38 11 74,14 23 71,80 12 70,53 *Nhận xét:
Kết quả cho thấy: tỷ lệ indomethacin trong vi cầu thực tế thu được sai khác so với thiết kế ban đầu. Do đó, việc định lượng hàm lượng phần trăm indomethacin trong vi cầu là cần thiết. Kết quả này được dùng để xác định lượng indomethacin có trong các mẫu vi cầu đem thử độ hoà tan.
© Xác định phân bố kích thước vi cầu (theo mục 2.2.3)
Mỗi mẫu vi cầu được rây qua các rây cỡ: 1250, 1000, 800, 710, 600, 400, 315, 150, 105 (|am). Xác định phần trăm khối lượng vi cầu còn lại trên các rây. Đường kính trung bình vi cầu được tính bằng trung bình bình phương đường kính các tiểu phân. Kết quả thể hiện ở Bảng 6.
Bảng 6. Kết quả phân bố kích thước vi cầu (tính theo % khối lượng).
Công thức Cỡ rây (um) dTB (ụm) 1250- 1000 1000- 800 800- 710 710- 600 600- 400 400- 315 315- 150 150- 105 <105 1 0,48 9,12 5,28 27,36 44,96 0,32 10,08 0,80 1,60 134 2 9,13 25,60 2,03 5,58 31,69 6,59 15,21 2,28 1,90 125 3 0,00 2,09 0,89 10,43 38,30 1,19 19,37 7,45 20,27 66 4 23,42 32,07 4,22 9,70 22,36 0,42 5,70 1,27 0,84 155 5 6,66 20,50 6,79 9,40 36,55 0,78 15,93 1,31 2,09 121 6 0,16 5,22 0,33 7,42 58,03 1,06 20,05 5,30 2,44 120 7 0,00 1,27 0,99 6,52 42,49 1,84 35,84 2,97 8,07 85 8 49,19 25,63 2,67 4,30 9,33 0,30 6,96 0,74 0,89 146 9 12,17 25,70 3,96 13,72 33,91 0,48 8,89 0,39 0,77 170 10 12,17 28,26 8,84 18,99 23,33 1,59 5,51 0,43 0,87 159 11 4,27 23,22 4,02 13,62 35,19 0,41 15,83 1,07 2,38 116 12 7,25 24,96 1,16 7,42 48,39 0,54 8,23 1,16 0,89 162 13 13,07 22,56 12,93 16,52 31,32 0,29 2,59 0,43 0,29 242 14 0,00 1,62 0,99 4,69 44,49 1,62 33,21 4,15 9,21 81 15 0,00 15,79 2,81 11,93 45,03 0,35 19,30 3,51 1,29 145 16 13,06 22,93 2,69 9,47 24,03 2,29 19,94 3,89 1,69 129 17 14,96 24,45 3,38 13,76 38,21 1,31 3,38 0,33 0,22 266 18 30,46 30,91 2,87 9,71 21,74 0,66 0,99 2,43 0,22 223 19 24,11 32,22 4,56 10,13 22,29 1,93 4,15 0,30 0,30 231 20 22,19 24,77 3,30 8,67 22,50 1,03 13,42 1,34 2,79 105 21 1,54 5,41 0,51 5,53 50,84 1,54 29,86 3,35 1,42 146 22 10,14 22,11 2,87 14,16 39,62 1,15 8,61 0,77 0,57 189 23 9,18 25,26 2,42 6,51 32,78 8,29 12,88 1,15 1,53 135
*Nhận xét:
100% các mẫu vi cầu đều lọt qua rây 1250 |im. Lượng vi cầu còn lại trên râv 1000 ịim phần lớn là rất nhỏ. Như vậy, dựa vào khái niệm, phần lớn lượng vi cầu thu được đạt kích thước theo yêu cầu (từ 1 - 1000 ịim). Tuy nhiên, khi tính trung bình cho tất cả các tiểu phân trong một mẫu thì 100% mẫu vi cầu có kích thước trung bình đạt yêu cầu đã đề ra.
Q x á c định khôi lượng riêng biểu kiến của vỉ cầu (theo mục2.2.4)
Mỗi mẫu vi cầu được đo thể tích và xác định khối lượng sau khi gõ bằng máv đo thể tích biểu kiến ERV/EKA SVM. Kết quả thể hiện ở Bảng 7.
Bảng 7. Khối lượng riêng biểu kiến của các mẫu vi cầu.
Công thức M (g) V (ml) Dbk (g/ml) Công thức m íg) V (ml) Dbk (g/mìl) 1 5,00 16,5 0,303 13 5,01 23,2 0,216 2 5,00 23,5 0,213 14 5,02 32,8 0,153 3 5,03 26,0 0,193 15 5,00 32,2 0,155 4 4,76 17,0 0,280 16 5,00 32,5 0,154 5 5,02 26,5 0,189 17 5,01 16,0 0,313 6 5,02 30,2 0,166 18 5,00 25,5 0,196 7 5,02 21,1 0,238 19 5,02 24,0 0,209 8 5,02 19,0 0,264 20 5,02 10,0 0,502 9 5,01 29,5 0,170 21 5,02 35,3 0,142