kích thước tiểu phân của nguyên liệu cefuroxim axetil
Độ đắng và nồng độ dược chất sau khi phân tán thành hỗn dịch
Tiến hành đánh giá độ đắng và nồng độ CFA sau khi phân tán thành hỗn dịch theo mô tả ở mục 2.3. Kết quả độ đắng của cefuroxim axetil được thể hiện qua bảng 3.7.
Bảng 3.7. Kết quả độ đắng của cefuroxim axetil
STT 1 2 3 4 5 6 TB
Hệ số K 1,12 1,04 1,00 0,88 0,92 1,04
Độ đắng 18667 26000 14285 29333 16000 26000 21714
Nhận xét: độ đắng của CFA là 21714, có nghĩa là để hịa tan 1 g CFA thành dung
dịch có nồng độ nhỏ nhất cịn có vị đắng cần 21714 mL nước cất. Từ đó, ngưỡng đắng của CFA là 46,1 μg/mL. Kết quả cho thấy, CFA là một chất có độ đắng rất cao, chỉ kém quinin là chất đắng nhất trong tự nhiên 9,2 lần (độ đắng của quinin là 200000).
Nồng độ mẫu chỉ chứa CFA sau khi phân tán thành hỗn dịch là 1237,4 ± 19,2 μg/mL (lớn hơn ngưỡng đắng của CFA khoảng 26,8 lần). Uống thử mẫu CFA sau khi phân tán thành hỗn dịch nhận thấy có vị rất đắng. Như vậy, việc che vị cho CFA là rất cần thiết.
Độ hòa tan của nguyên liệu cefuroxim axetil
Tiến hành thử ĐHT của nguyên liệu dược chất theo mô tả ở mục 2.3. Kết quả thể hiện qua bảng PL4.11 và hình 3.5 (ĐHT của CPĐC được đưa vào để tiện so sánh).
Hình 3.5. Đồ thị độ hịa tan của ngun liệu cefuroxim axetil trong 3 mơi trường Nhận xét: trong cả 3 môi trường pH, ĐHT của CFA tại thời điểm 5 phút đã lớn
0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 T ỷ lệ dược ch ất giải ph ón g (%) Thời gian (phút) CFA_pH 1,2 CFA_pH 4,5 CFA_pH 7,0 CPĐC_pH 1,2 CPĐC_pH 4,5 CPĐC_pH 7,0 100 μm (μm) (%)
30
hơn 60 % và sau 30 phút đã lớn hơn 80 %. ĐHT của CFA ở pH 1,2 và pH 4,5 cao hơn rất nhiều so với CPĐC, như vậy có thể dược chất không phải là nguyên nhân dẫn đến ĐHT của CPĐC trong pH 1,2 và pH 4,5 thấp dưới 45 % tại thời điểm 60 phút.
3.1.3.2. Kết quả đánh giá một số đặc tính của chất mang
Chất mang được sử dụng trong kỹ thuật phun đơng tụ nên có nhiệt độ nóng chảy từ 40 – 80 oC [27]. Acid stearic (SA) được lựa chọn đưa vào nghiên cứu, do SA là chất mang mà CPĐC sử dụng [31], [43], [44], cũng như SA có khoảng nhiệt độ nóng chảy (69 – 70 oC) phù hợp để phun đơng tụ. Một số đặc tính của SA được đánh giá để làm cơ sở định hướng điều chỉnh tốc độ giải phóng.
Góc tiếp xúc chất mang acid stearic với mơi trường thử độ hịa tan
Tính thấm thể hiện qua góc tiếp xúc giữa chất mang lipid với các môi trường thử ĐHT. Tiến hành đánh giá theo mơ tả mục 2.3, hình 3.6 được chụp lại và xác định góc tiếp xúc bằng tính năng “Contact angle” trong phầm mềm ImageJ. Giá trị góc tiếp xúc càng nhỏ thể hiện mơi trường có tính thấm càng tốt với chất mang.
Hình 3.6. Hình ảnh thể hiện góc tiếp xúc của chất mang acid stearic với 3 mơi trường Nhận xét: giá trị góc tiếp xúc ở pH 1,2; pH 4,5 và pH 7,0 lần lượt là: 78,14 ±
0,32°; 77,02 ± 1,18°; 47,43 ± 0,92°. Như vậy, tính thấm mơi trường của SA ở pH 7,0 tốt hơn hẳn pH 1,2 và pH 4,5. Tính thấm của SA tại 2 mơi trường pH 1,2 và pH 4,5 tương tự nhau.
Độ hòa tan của acid stearic
Tiến hành đánh giá ĐHT của SA theo mô tả ở phụ lục 2. Kết quả thể hiện qua bảng 3.8.
Bảng 3.8. Độ hòa tan của acid stearic sau 36 giờ (TB ± SD, n=3) (%)
Môi trường thử độ hòa tan Độ hòa tan (%) Nồng độ (mg/mL)
pH 1,2 27,8 ± 3,2 0,077 ± 0,008
pH 4,5 28,8 ± 2,9 0,080 ± 0,008
pH 7,0 50,7 ± 4,3 0,140 ± 0,011
Nhận xét: kết quả cho thấy, ĐHT của SA trong pH 7,0 cao hơn hẳn pH 1,2 và
pH 4,5. ĐHT của SA trong 2 môi trường pH 1,2 và pH 4,5 gần tương đương nhau.
Kết luận: tính thấm ướt và ĐHT của SA có sự khác biệt giữa pH 7,0 và 2 mơi
trường pH 1,2 và pH 4,5; cụ thể ở pH 7,0, SA thấm ướt và có ĐHT cao hơn 2 mơi trường pH 1,2 và pH 4,5. ĐHT, tính thấm ướt của SA trong pH 1,2 và pH 4,5 tương tự nhau. Kết quả ĐHT và tính thấm ướt cũng như hiện tượng trong cốc thử ĐHT của SA có xu hướng tương tự như ĐHT của CPĐC.
31
3.2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ QUY TRÌNH ĐẾN MỘT SỐ CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA VI HẠT ACID STEARIC TRÌNH ĐẾN MỘT SỐ CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA VI HẠT ACID STEARIC KHÔNG CHỨA DƯỢC CHẤT
Đối với dược chất giải phóng ra khỏi vi hạt theo cơ chế khuếch tán thì tốc độ khếch tán là một trong những yếu tố quyết định tỷ lệ giải phóng dược chất. Vi hạt kích thước lớn hơn thì có qng đường khuếch tán dài hơn, như vậy làm chậm tốc độ khuếch tán, gây kìm hãm ĐHT. Nhận thấy, biến kích thước là biến quan trọng ảnh hưởng lớn đến chỉ tiêu chất lượng của vi hạt nên được lựa chọn là biến đầu ra để phân tích.
Giá trị hiệu suất thu vi hạt cho phép nhìn nhận một quy trình liên tục hay gián đoạn, được lựa chọn là biến đầu ra để phân tích. Giá trị hiệu suất cao có thể báo hiệu một quy trình diễn ra liên tục, giá trị hiệu suất thấp có thể cho thấy một quy trình gián đoạn. Trong q trình bào chế vi hạt SA khơng chứa dược chất nếu xảy ra hiện tượng làm gián đoạn quy trình, thì hiệu suất sẽ được tính tại thời điểm đó.
Tiến hành bào chế vi hạt SA không chứa dược chất (thành phần chỉ chứa 12,0 gam SA) với các biến đầu vào được khảo sát theo mô tả ở mục 2.3, thu kết quả hiệu suất và kích thước tiểu phân (KTTP) trung bình. Kết quả các biến đầu ra được trình bày ở bảng 3.9.
Bảng 3.9. Thiết kế thí nghiệm và kết quả biến đầu ra Thí Thí
nghiệm
Biến đầu vào Biến đầu ra
Nhiệt độ (°C) Áp suất (atm) Tốc độ bơm nhu động (vòng/phút) Hiệu suất (%) KTTP trung bình (μm) 1 75 1,5 80 58,8 21,334 2 75 0,5 100 78,4 24,540 3 75 1,5 100 66,7 20,074 4 75 1 90 78,3 20,445 5 75 0,5 80 72,0 24,214 6 80 1 100 71,5 23,223 7 80 1 80 73,4 27,112 8 80 1 90 74,1 23,999 9 80 0,5 90 74,7 30,162 10 80 1,5 90 62,7 24,370 11 85 1 90 73,5 26,688 12 85 0,5 80 73,3 31,147 13 85 1,5 100 76,1 23,637 14 85 0,5 100 72,3 28,221 15 85 1,5 80 76,7 16,742 16 80 1 100 71,8 23,012
Quá trình bào chế vi hạt ở cả 16 công thức đều không gián đoạn, không phát sinh lỗi xảy ra. Hiệu suất khơng đạt trên 80 % do bị dính vào thiết bị như súng phun,
32
dây bơm nhu động và cốc có mỏ. Càng tăng khối lượng mẻ thì ảnh hưởng của lượng dính thiết bị càng nhỏ và hiệu suất càng cao.
Sử dụng tính năng artificial neural network – ANN (mạng neuron nhân tạo) trong phầm mềm SAS JMP16 Pro để thiết lập mối quan hệ giữa các biến đầu vào và biến đầu ra. Hai biến đầu ra là hiệu suất và KTTP được đánh giá riêng với thông số như sau: 3 neuron lớp vào; 2 neuron lớp ẩn với hàm kích hoạt: tan hyperbol (tanH) đối với biến đầu ra hiệu suất, gauss đối với biến đầu ra KTTP; tốc độ luyện: 0,01; số chu kỳ luyện: 10000 (tốc độ luyện càng nhỏ thì kết quả càng chính xác).
Hình 3.7. Sơ đồ mạng neuron nhân tạo với biến đầu ra hiệu suất, kích thước tiểu phân Mơ hình mạng neuron nhân tạo được thẩm định bằng phương pháp thẩm định chéo (cross validation) tức là dữ liệu trong bảng 3.9 được chia thành 4 nhóm, lần lượt lấy ra 1 nhóm để kiểm chứng mơ hình, 3 nhóm cịn lại dùng để xây dựng mơ hình. Kết quả đánh giá mạng neuron nhân tạo được thể hiện ở bảng 3.10.
Bảng 3.10. Kết quả đánh giá mạng neuron nhân tạo
Biến đầu ra Thông số
Hiệu suất KTTP trung bình
Dữ liệu luyện Dữ liệu thẩm
định Dữ liệu luyện Dữ liệu thẩm định R2 0,9357 0,9839 0,9445 0,9968 -LogLikelihood -37,7452 -13,0625 13,4863 0,4063 RASE 0,0104 0,0092 0,7444 0,2678
*Ghi chú: RASE: The root average square error là căn bậc hai của sai số bình phương trung bình.
Kết quả cho thấy, với cả tập dữ liệu luyện và thẩm định, giá trị R2 khá lớn và giá trị -LogLikelihood, RASE nhỏ thể hiện mơ hình xây dựng được đáng tin cậy. Tầm quan trọng của các biến đầu vào ảnh hưởng đến biến đầu ra được thể hiện trong bảng 3.11.
Bảng 3.11. Tầm quan trọng của biến đầu vào ảnh hưởng đến 2 biến đầu ra KTTP và
hiệu suất
Biến đầu vào Hiệu suất KTTP
Main Effect Total Effect Main Effect Total Effect
X1 - Nhiệt độ 0,250 0,885 0,236 0,382
X2 - Áp suất 0,105 0,584 0,518 0,715
X3 - Tốc độ bơm nhu động 0,017 0,396 0,020 0,154
33
Biểu diễn sự biến thiên và giá trị của hàm hy vọng (desirability function) để phân tích ảnh hưởng của biến đầu vào đến biến đầu ra được thể hiện qua hình 3.8 và hình 3.9.
Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của các biến đầu vào theo biến đầu ra hiệu
suất
Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của các biến đầu vào theo biến đầu ra KTTP
Nhận xét: kết quả cho thấy, nhiệt độ là biến ảnh hưởng lớn nhất đến hiệu suất, trong khi áp suất là biến ảnh hưởng lớn nhất đến KTTP. Tốc độ bơm nhu động ít ảnh hưởng đến cả hiệu suất và KTTP. Với biến hiệu suất: nhiệt độ tăng thì hiệu suất tăng, tuy nhiên nhiệt độ tăng đến 80 °C thì hiệu suất khơng tăng lên nhiều. Áp suất tăng trong khoảng 1 – 1,5 atm thì hiệu suất giảm. Với biến KTTP: tăng áp suất từ 0,5 – 1 atm thì kích thước tiểu phân giảm mạnh, tiếp tục tăng áp suất thì KTTP có xu hướng tăng hoặc giảm nhẹ không rõ ràng.
Kết luận: áp suất ảnh hưởng lớn đến KTTP, do đó cần đánh giá kĩ trong q trình
bào chế. Áp suất cần điều chỉnh phù hợp do khi áp suất tăng quá cao sẽ dẫn đến giảm hiệu suất. Nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến hiệu suất và KTTP. Nhiệt độ tăng đến 80 °C thì hiệu suất khơng tăng nhiều, nhưng lại làm tăng kích thước vi hạt. Tốc độ bơm nhu động ít ảnh hưởng đến cả hiệu suất và KTTP. Dựa vào kết quả đánh giá ảnh hưởng của thông số kỹ thuật đến chất lượng của vi hạt SA không chứa dược chất, nghiên cứu tiến hành ứng dụng để bào chế vi hạt chứa dược chất CFA.
34
3.3. KẾT QUẢ ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PHUN ĐÔNG TỤ ĐỂ BÀO CHẾ VI HẠT CEFUROXIM AXETIL HẠT CEFUROXIM AXETIL
3.3.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của quy trình và cơng thức bào chế đến tốc độ giải phóng và kích thước của vi hạt cefuroxim axetil độ giải phóng và kích thước của vi hạt cefuroxim axetil
3.3.1.1. Khảo sát sơ bộ về công thức và quy trình
CFA khơng tan trong SA nóng chảy nên hỗn hợp chất mang nóng chảy và dược chất thuộc dạng hỗn dịch. Q trình phun đơng tụ để bào chế vi hạt chứa dược chất sẽ phức tạp hơn rất nhiều so với bào chế vi hạt SA không chứa dược chất (chất mang nóng chảy dạng lỏng đồng nhất) do khó khăn đưa hỗn hợp qua bơm nhu động và dễ tắc súng phun... Vì vậy, mục tiêu của nghiên cứu là tìm được thơng số quy trình phù hợp và cơng thức đạt các chỉ tiêu chất lượng đề ra.
Tỷ lệ CFA/SA là 15/85 (giống CPĐC) có thể chất hỗn hợp nóng chảy hơi đặc (tại nhiệt độ 80 °C), dẫn đến khó phun, tỷ lệ CFA/SA là 1/6 đã có thể chất hỗn hợp nóng chảy phù hợp hơn. Nghiên cứu tiến hành bào chế thử với tỷ lệ CFA/SA là 1/6, nhiệt độ hỗn hợp CFA/SA là 75 °C và tốc độ bơm nhu động lớn nhất (100 vòng/phút), nhận thấy hỗn hợp bị mất nhiệt khi di chuyển, dẫn đến SA bị đông đặc và không qua được dây bơm nhu động. Tăng nhiệt độ hỗn hợp CFA/SA lên 80 °C, tốc độ bơm nhu động 100 vịng/phút, thì quy trình bào chế ổn định. Giảm tốc độ bơm nhu động xuống 80 vịng/phút, hỗn hợp nóng chảy mất nhiều nhiệt trong q trình di chuyển và gây tắc dây bơm nhu động. Do đó, nghiên cứu sẽ tiến hành bào chế với tỷ lệ CFA/SA là 1/6, ở nhiệt độ 80 °C để hạn chế ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ ổn định của CFA; tốc độ bơm nhu động khảo sát 90 – 100 vòng/phút.
Áp suất được cho là biến quan trọng nhất ảnh hưởng đến KTTP. Nghiên cứu sàng lọc 2 mẫu CT1, CT2 bào chế tại áp suất 1 atm, do đây được coi là vùng có KTTP nhỏ nhất (theo kết quả mục 3.2); mẫu CT3 bào chế tại áp suất 1,5 atm (điểm biên trên) để xem giới hạn điều chỉnh áp suất. Trong điều kiện thơng số quy trình cho KTTP nhỏ nhất mà ĐHT vẫn cịn thấp thì có thể kết luận chỉ điều chỉnh thơng số quy trình sẽ khơng đạt được yêu cầu ĐHT. Thành phần và thơng số quy trình của 3 mẫu cơng thức được thể hiện qua bảng 3.12.
Bảng 3.12. Thành phần và thơng số quy trình của 3 mẫu CT1, CT2, CT3
Công thức CT1 CT2 CT3 Thơng số quy trình 80 °C/1 atm/100 vịng/phút 80 °C /1 atm/90 vòng/phút 80 °C/1,5 atm/100 vòng/phút
Thành phần CFA : SA = 1 : 6 (2,5 gam CFA, 15 gam SA)
*Ghi chú: tốc độ bơm nhu động 100 vòng/phút ứng với 20 mL/ phút (nước ở 80 °C).
Tiến hành bào chế mẫu vi hạt và thử ĐHT theo mô tả ở mục 2.3. Kết quả thử ĐHT của các mẫu vi hạt CT1, CT2, CT3 được thể hiện qua bảng PL4.1 và hình 3.10.
35
Hình 3.10. Đồ thị độ hịa tan dược chất từ các mẫu CT1, CT2, CT3
Nhận xét: kết quả cho thấy, ĐHT của 3 mẫu công thức tại pH 1,2 và pH 7,0 đều
thấp hơn nhiều so với CPĐC. Điều này có thể giải thích do tính thấm của SA trong các môi trường chưa tốt, cùng với q trình bào chế kỹ thuật phun đơng tụ khơng sử dụng dung môi bay hơi, dẫn đến vi hạt có cấu trúc đặc, ít lỗ xốp, từ đó cản trở dung mơi thấm sâu vào bên trong vi hạt và phân tử dược chất khó khuếch tán ra ngồi mơi trường.
Tại pH 7,0, ĐHT của cả 3 mẫu công thức đều cao hơn pH 1,2; pH 4,5 và ĐHT tại pH 1,2; pH 4,5 gần như giống nhau, xu hướng này cũng tương tự như CPĐC, có thể do tính thấm của SA tốt hơn trong mơi trường pH 7,0 và tính thấm tương tự nhau trong 2 môi trường pH 1,2 và pH 4,5 (thể hiện qua góc tiếp xúc của SA trong 3 mơi trường pH 1,2; pH 4,5; pH 7,0 (hình 3.6)). ĐHT tại pH 1,2 và pH 4,5 gần như giống nhau (bảng
PL4.12) nên nghiên cứu tiến hành thử ĐHT tại pH 1,2 và pH 7,0. Tại pH 7,0, quan sát
thấy mẫu vi hạt phân tán đều, còn tại pH 1,2 và pH 4,5 vi hạt nổi lên bề mặt cốc thử ĐHT (phụ lục 7).
Các thơng số quy trình được khảo sát cho kết quả ĐHT xấp xỉ nhau, có thể do KTTP của 3 mẫu CT chưa có sự khác biệt đáng kể (KTTP trung bình của mẫu CT1, CT2, CT3 lần lượt là 30,14 μm; 29,87 μm; 31,22 μm). Như vậy, chỉ điều chỉnh thơng số quy trình sẽ khơng đạt được yêu cầu ĐHT. Quá trình phun ở áp suất 1,5 atm bị gián đoạn, vì thế lựa chọn thơng số quy trình: nhiệt độ 80 °C, tốc độ bơm nhu động 100 vịng/phút, áp suất có thể giao động 0,5 – 1 atm và thành phần CFA/SA là 1/6 để tiếp tục nghiên cứu. Để cải thiện ĐHT ở cả pH 1,2 và pH 7,0, nghiên cứu tiến hành đánh giá riêng biệt ảnh hưởng của chất diện hoạt và chất tạo kênh.
3.3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của chất diện hoạt, chất tạo kênh
a. Khảo sát ảnh hưởng của chất diện hoạt
Chất mang SA sơ nước, khiến dung mơi khó thấm vào bên trong vi hạt để hịa tan và khuếch tán phân tử dược chất ra ngồi mơi trường. Để cải thiện tính thấm ướt của