polyme azithromycin
Sau khi đã khảo sát và lựa chọn đƣợc các thông số tối ƣu để bào chế đƣợc tiểu phân nano polyme với kích thƣớc rất nhỏ và đồng đều (KTTP 150 nm; PDI 0,111) chúng tôi tiến hành bào chế tiểu phân nano polyme chứa azithromycin với các thông số đƣợc khảo sát ở trên và thay đổi 2 yếu tố quan trọng có thể gây ảnh hƣởng đến hiệu suất thu hồi Azi trong phƣơng pháp NHKTDM là tỷ lệ khối lƣợng dƣợc chất : polyme và thể tích pha pha loãng, từ đó đánh giá một số đặc tính của tiểu phân nano polyme chứa azithromycin.
Các khảo sát sơ bộ cho thấy: giảm thể tích pha pha loãng xuống 200 ml sẽ khiến cho quá trình khuếch tán không diễn ra đồng đều, trên thành cốc xuất hiện các cục vón lớn làm giảm hiệu suất. Do vậy, chúng tôi tiến hành bào chế các công thức sử dụng 300 và 400 ml pha pha loãng với tỷ lệ dƣợc chất polyme lần lƣợt là 1:9, 1:3 và 2:3 (tổng khối lƣợng dƣợc chất và polyme đƣợc cố định là 1,5 g).
Các mẫu sau quá trình bào chế đƣợc đánh giá dựa trên các tiêu chí: KTTP, thế zeta, hiệu suất mang thuốc và tổng hàm lƣợng dƣợc chất thu hồi đƣợc sau quá trình tinh chế. Các công thức đƣợc trình bày cụ thể ở bảng 3.8.
Bản 3.8. h h h hứ ể h e azithromycin ỷ ợ h : e hể h h h h h
Tên công thức Tỷ lệ dƣợc chất polyme
(tổng khối lƣợng: 1,5 g) Thể tích pha pha loãng (ml) CT1 1 : 9 300 CT2 1 : 9 400 CT3 1 : 3 300 CT4 1 : 3 400 CT5 2 : 3 300 CT6 2 : 3 400
3.3.1. Ản ưởn của c c yếu tố lên KTTP
Theo nhiều nghiên cứu, sự có mặt của dƣợc chất sẽ làm thay đổi KTTP của tiểu phân nano polyme. KTTP của các mẫu chứa dƣợc chất đƣợc thể hiện ở hình 3.5.
Hình 3.5. KTTP của các mẫu chứa dƣợc chất với tỷ lệ dƣợc chất và thể tích pha pha loãng khác nhau
Nhận xét:
- KTTP của các mẫu chứa dƣợc chất vẫn tƣơng đối nhỏ và đồng đều (khoảng 200 nm) nhƣng lớn hơn đáng kể so với các mẫu trắng đƣợc bào chế trong cùng điều kiện (khoảng 150 nm). KTTP tăng lên có thể là do sự thay đổi cấu trúc bên trong của tiểu phân nano hoặc do ảnh hƣởng của các dƣợc chất dạng tự do. Tuy nhiên, KTTP không tăng theo tỷ lệ thuận với tỷ lệ dƣợc chất : polyme.
- KTTP của các mẫu dùng 400 ml pha pha loãng có xu hƣớng giảm nhẹ có thể là do sự khuếch tán của dung môi diễn ra nhanh chóng và đồng đều hơn.
3.3.2. Ản ưởn của c c yếu tố lên ệu suất man t uốc
Với các mẫu CT5 và CT6 tỷ lệ dƣợc chất/polyme lớn (2:3): mặc dù KTTP đo đƣợc vẫn ở cỡ nano nhƣng chúng tôi nhận thấy, dịch rửa sau quá trình ly tâm vẫn còn rất đắng, có thể là do bên cạnh tiểu phân nano polyme, dƣợc chất tồn tại nhiều dƣới dạng tự do khó loại trừ hoàn toàn bằng quá trình thiết bị ly tâm-rửa trong điều kiện bộ môn. Dạng tự do còn tồn dƣ này có thể làm thí nghiệm đánh giá hiệu suất mang dƣợc chất không chính xác. Do vậy chúng tôi chỉ lựa chọn các công thức có
0 50 100 150 200 250 300 10% 25% 40% K TTP (n m )
Tỷ lệ khối lượng dược chất : polyme
300 ml 400 ml 1 : 9 1 : 3 2 : 3
Thể tích pha pha loãng
tỷ lệ dƣợc chất 1:9 và 1:3 để xác định hiệu suất mang dƣợc chất từ đó lựa chọn ra công thức tối ƣu để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo. Hiệu suất mang dƣợc chất của các mẫu CT1, CT2, CT3 và CT4 đƣợc thể hiện ở bảng 3.9.
Bản 3.9. H ợ h ủ ể h Công thức Tỷ lệ dƣợc chất : polyme (tổng khối lƣợng: 1,5 g) Thể tích pha pha loãng (ml)
Hiệu suất mang dƣợc chất (%) CT1 1 : 9 300 46,93 CT2 1 : 9 400 75,9 CT3 1 : 3 300 13,1 CT4 1 : 3 400 36,5 Nhận xét:
Hai mẫu CT1 và CT2 tỷ lệ dƣợc chất : polyme thấp hơn (1:9) có hiệu suất mang dƣợc chất cao hơn các mẫu CT5 và CT6 tỷ lệ dƣợc chất/polyme cao hơn (1:3). Hiện tƣợng này có thể đƣợc giải thích là do tỷ lệ polyme cao làm tăng độ nhớt của giọt pha dầu, giảm hệ số khuếch tán của dƣợc chất. Khi các hạt rắn đã hình thành, tỷ lệ polyme cao cũng làm tăng quãng đƣờng khuếch tán các phân tử dƣợc chất trong tiểu phân tới môi trƣờng, từ đó hạn chế thất thoát dƣợc chất.
Hai mẫu có thể tích pha pha loãng cao hơn (400 ml) có hiệu suất mang dƣợc chất cao hơn (75,9 và 46,93%) so với các mẫu có thể tích pha pha loãng 300 ml (36,5 và 13,1%). Xu hƣớng này có thể là do thể tích pha pha loãng lớn giúp ethyl acetat dễ khuếch tán, các tiểu phân rắn hình thành nhanh chóng. Quá trình khuếch tán từ môi trƣờng rắn sang lỏng sẽ khó khăn hơn khuếch tán lỏng-lỏng giúp giảm hƣ hao dƣợc chất.
Tuy mẫu CT4 có hiệu suất mang dƣợc chất thấp hơn so với 2 mẫu CT1 và CT2 (36,5% so với 75,9 và 46,93%) nhƣng do lƣợng dƣợc chất đầu vào lớn (375 mg so với 150 mg) nên vẫn chứa tổng hàm lƣợng azithromycin là lớn hơn. Do vậy,
mẫu CT4 đƣợc lựa chọn làm công thức để đánh giá tốc độ hoà tan và theo dõi độ ổn định.
3.3.3. Tốc đ o tan của az tromyc n từ t ểu p ân nano
Phép thử tốc độ hoà tan của azithromycin từ tiểu phân nano đƣợc bào chế theo công thức CT4 đƣợc thực hiện theo mục 2.3.2.2.e qua màng thẩm tích kích thƣớc 12000 đến 14000 dalton trong môi trƣờng pH 4,5. Phần trăm giải phóng tích luỹ của Azi đƣợc thể hiện qua bảng 3.11 và hình 3.14:
Bản 3.10. Ph ả h h ủ Az he h (n=2)
Thời gian Phần trăm giải phóng của hỗn dịch chứa tiểu phân nano (%)
Phần trăm giải phóng của hỗn dịch thô (%) 15 phút 19,62 12,81 30 phút 31,93 19,0 60 phút 49,58 35,0 120 phút 78,87 77,75 180 phút 96,92 87,38
Hình 3.6 Đồ thị thể hiện phần trăm giải phóng tích luỹ của Azi theo thời gian từ hỗn dịch nano và hỗn dịch thô
Kết quả cho thấy tốc độ giải phóng dƣợc chất từ tiểu phân nano chứa dƣợc chất trong môi trƣờng pH 4,5 cao hơn so với mẫu nguyên liệu. KTTP nhỏ dẫn đến
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 30 60 90 120 150 180 Ph ần t răm g iải p h ó n g t íc h lu ỹ (% ) Thời gian (phút) Hệ nano hỗn dịch thô
tăng bề mặt tiếp xúc, tốc độ hoà tan của dƣợc chất từ hệ nano đƣợc cải thiện. Tuy vậy, tốc độ hoà tan từ hệ nano không cao hơn nhiều so với mẫu nguyên liệu có thể là do phƣơng pháp thí nghiệm chƣa phải là phƣơng pháp tối ƣu. Do kích thƣớc lỗ màng thẩm tích nhỏ, Eudragit EPO không thoát đƣợc ra ngoài, gây cản trở một phần khả năng giải phóng dƣợc chất từ hệ nano. Để thể hiện rõ hơn ƣu điểm về tốc độ hoà tan của tiểu phân nano có thể tiến hành so sánh tốc độ hoà tan với hỗn hợp vật lý của Eudragit EPO với Azi hoặc sử dụng các biện pháp đánh giá hoà tan khác không sử dụng túi thẩm tích, tuy vậy các phƣơng pháp này cũng yêu cầu các thiết bị phức tạp (màng lọc kích thƣớc 2-3 nm, máy siêu ly tâm…..), khó triển khai trong điều kiện bộ môn.
3.3.4. T ế Zeta của c c ệ nano tron mô trườn nước cất
Kết quả đo thế Zeta của các công thức chứa dƣợc chất đƣợc so sánh với một số mẫu trắng đại diện đƣợc bào chế trong các giai đoạn khảo sát trƣớc đó. Nhìn chung, giá trị thế Zeta của các mẫu trắng (> +40 mV) cao hơn so với các mẫu chứa dƣợc chất (< +40mV). Tuỳ thuộc vào từng công thức, thế zeta giảm có thể là do ảnh hƣởng đơn độc hoặc đồng thời của Azi dạng tinh thể tự do và cấu trúc dạng matrix của hệ, khi đó các phần mang điện tích của Eudragit EPO trên bề mặt tiểu phân đƣợc thay thế một phần bởi các phân tử Azi.
Bản 3.11. Giá h Ze ủ hứ ợ h Mẫu trắng (> +40 mV) Mẫu chứa dƣợc chất (< +40 mV) +44,2 CT1 + 35,9 CT4 + 38.1 +42,1 CT2 + 39,8 CT5 + 39,7 +41,4 CT3 + 37,7 CT6 + 39.4
3.3.5. Đ ổn địn của ệ t ểu p ân nano polyme az t romyc n
Để đánh giá độ ổn định về KTTP của hệ nano, chúng tôi theo dõi sự thay đổi về KTTP của công thức CT4 và mẫu trắng tại điều kiện 40oC trong 2 tháng.
Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn KTTP của mẫu trắng và công thức CT4 tại thời điểm ban đầu (KTBD), tại điều kiện bảo quản 40oC sau 2 tháng (40)
Kết quả trên cho thấy KTTP mẫu trắng tƣơng gần nhƣ không thay đổi ở điều kiện khắc nghiệt là 40oC sau 2 tháng. Trong khi đó, KTTP của mẫu chứa dƣợc chất có xu hƣớng tăng nhẹ (từ 220 đến 247 nm, tƣơng ứng với khoảng 10%). Độ ổn định tƣơng đối tốt về kích thƣớc của các mẫu trong điều kiện khắc nghiệt trên phù hợp với giá trị thế Zeta đo đƣợc tƣơng đối cao trong môi trƣờng nƣớc cất (xấp xỉ +40 mV).
3.3.6. Hìn t của t ểu p ân nano polyme azithromycin
Phƣơng pháp phổ tƣơng quan photon chỉ giúp xác định đƣợc KTTP của hệ nhƣng không giúp xác định hình dạng tiểu phân. Hình thái của tiểu phân nano đƣợc xác định bằng kính hiển vi điện tử truyền qua.
Hình 3.8 Hình ảnh chụp TEM của tiểu phân nano polyme azithromycin điều chế
bằng phƣơng pháp nhũ hoá khuếch tán dung môi 0 50 100 150 200 250 300 Mẫu trắng CT8 K TTP (n m ) KTBD 40 CT4
Dựa vào hình ảnh thu đƣợc bằng kính hiển vi điện tử truyền qua, có thể thấy rằng đại đa số tiểu phân nano có hình cầu, KTTP rất nhỏ (dƣới 200nm), phân bố kích thƣớc trong 1 khoảng hẹp, hoàn toàn phù hợp với kết quả về kích thƣớc tiểu phân trung bình và PDI đo đƣợc bằng công cụ phổ tƣơng quan photon.
3.4. Hiệu suất thu hồi sản phẩm sau quá trình ly tâm-rửa
Khi tiến hành sấy khô bằng tủ hút chân không, chất rắn không thu đƣợc dƣới dạng bột mà thu đƣợc dƣới dạng một lớp màng phim mỏng bám chắc vào mặt kính đồng khồ. Kết quả trên cho thấy muốn tăng độ ổn định và thu đƣợc tiểu phân nano ở dạng khô không thể sấy ở điều kiện thƣờng, cần sử dụng các biện pháp đặc biệt nhƣ đông khô hoặc phun sấy.
a) b)
Hình 3.9 Hình ảnh bột nano tạo thành màng phim sau khi sấy bằng tủ sấy tĩnh (a) và thu đƣợc sau đông khô (b)
Để xác định sơ bô hiệu suất thu hồi sản phẩm chúng tôi sử dụng đến phƣơng pháp đông khô với các điều kiện để thu đƣợc khối bột tơi xốp. Hiệu suất sơ bộ đƣợc tính bằng tỷ số giữa khối lƣợng bột đông khô trên khối lƣợng bột nano thu đƣợc trên lý thuyết là khoảng 21,94 (%).
Nhận xét: hiệu suất của quá trình ly tâm thấp là do năng lực của máy ly tâm kém (RCF tối đa chỉ đạt 13600 x g), gây khó khăn cho việc thu hồi tiểu phân nano.
Kết luận: qua các thí nghiệm trên, chúng tôi đã thành công trong việc xây dựng đƣợc quy trình bào chế các tiểu phân nano polyme bằng phƣơng pháp nhũ hoá khuếch tán dung môi với KTTP nhỏ (khoảng 200 nm), phân bố kích thƣớc trong khoảng hẹp (PDI < 0,2) và hiệu suất mang dƣợc chất cao nhất đạt tới 75,9 %. Tốc
nguyên liệu Azi thô. So với phƣơng pháp phun sấy, phƣơng pháp đông khô thƣờng cho hiệu suất thu hồi sản phẩm cao hơn ( đỡ hƣ hao do bám dính thiết bị, mất theo đƣờng khí thải) nhƣng lại tốn nhiều thời gian, năng lƣợng và chi phí tƣơng đối cao. Do vậy, trong khuôn khổ khoá luận, chúng tôi chỉ sử dụng phƣơng pháp đông khô để thu đƣợc mẫu để phân tích nhiễu xạ tia X và xác định sơ bộ đƣợc hiệu suất ly tâm làm căn cứ để xác định tỷ lệ khối lƣợng bột nano và tá dƣợc phun sấy, từ đó tiến hành nghiên cứu áp dụng phƣơng pháp phun sấy với mục tiêu làm tăng độ ổn định của tiểu phân nano và thu đƣợc sản phẩm ở dạng bột khô.
3.5. Bào chế và đánh giá một số đặc tính của bột phun sấy
Sau khi khảo sát sơ bộ một số điều kiện phun sấy (tốc độ phun, nhiệt độ khí vào), chúng tôi tiến hành phối hợp 5ml dung dịch mannitol 20% với 15 ml hỗn dịch đặc chứa tiểu phân nano sao cho tỷ lệ khối lƣợng đƣờng : tiểu phân nano là khoảng 5:1, sau đó tiến hành phun sấy với các điều kiện ở mục 2.3.1.2.
3.5.1. Kíc t ước t ểu p ân sau p un sấy
Bột phun sấy đƣợc phân tán trở lại vào nƣớc bằng máy lắc xoáy để tạo hỗn dịch đục nhẹ và đo KTTP bằng công cụ phổ tƣơng quan photon. Kết quả ở hình 3.10 cho thấy: KTTP trung bình của hệ tăng lên (từ hơn 200 nm đến hơn 400 nm) chứng tỏ đã có sự kết tụ của các tiểu phân nano.
Hình 3.10. Sự khác biệt về KTTP trƣớc và sau phun sấy
Tỷ số giữa KTTP sau phun sấy với KTTP ban đầu là khá lớn (khoảng 200%). Nguyên nhân của kết tụ có thể là do nhiệt độ khí vào vẫn còn tƣơng đối cao
(900C) có thể gây chảy và kết dính polyme hoặc nồng độ mannitol trong 20 ml dịch đem phun sấy vẫn còn thấp (5%), không đủ để ngăn cản sự kết tập tiểu phân.
3.5.2. Hìn t b t p un sấy
Hình ảnh chụp SEM của bột phun sấy cho thấy đặc tính bề mặt của bột phun sấy với mannitol có hình dạng giống nhƣ các đám kết tụ của các tiểu phân có hình cầu, tƣơng tự với với kết quả của Tewa Tagne và cộng sự khi phun sấy nanocapsule [18]. Bột phun sấy có hình cầu và bề mặt nhẵn, mịn, kích thƣớc micro là tiêu chí phù hợp với các dạng bào chế thuốc bột cần khả năng trơn chảy cao. Tuy vậy, do khối lƣợng mannitol sử dụng tƣơng đối lớn so với tiểu phân nano, các tiểu phân này có thể bị bẫy trong cấu trúc dạng cốt của bột phun sấy, khó phát hiện trên hình ảnh chụp SEM.
Hình 3.11. Hình ảnh SEM của bột phun sấy với mannitol chứa tiểu phân nano
azithromycin
3.5.3. H ệu suất qu trìn p un sấy
Hiệu suất quá trình phun sấy đƣợc xác định bằng tỷ lệ giữa tổng khối lƣợng bột phun sấy thu đƣợc trên cyclon và bộ phận thu hồi sản phẩm trên tổng khối lƣợng mannitol và tiểu phân nano đầu vào. Hiệu suất phun sấy thu đƣợc vào khoảng 50 đến 60% với thiết bị Buchi mini spray dryer B-191. Hiệu suất thu phun sấy có thể đƣợc cải thiện bằng cách tăng nồng độ chất rắn ban đầu trong phần hỗn hợp đƣợc đem phun sấy hoặc phối hợp với một số tá dƣợc chống dính (chẳng hạn aerosil).
3.6. Phân tích nhiễu xạ tia X
Các mẫu nguyên liệu Azi, Eudragit EPO, mannitol, tiểu phân nano và bột phun sấy đƣợc đem phân tích nhiễu xạ tia X. Kết quả đƣợc thể hiện ở hình 3.12.
Hình 3.12. Hình ảnh chụp phổ nhiễu xạ tia X
Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X cho thấy trong số các nguyên liệu sử dụng, Eudragit EPO ở trạng thái vô định hình còn Azi và mannitol ở trạng thái kết tinh. Tuy vậy hình ảnh của mẫu bột nano thu đƣợc sau quá trình đông khô CT4 không cho thấy các pic đặc trƣng của Azi. Ở mẫu bột phun sấy cũng không phát hiện thấy sự xuất hiện của Azi dạng tinh thể mà chỉ có các pic đặc trƣng của mannitol. Từ đó có thể kết luận sơ bộ rằng Azi đƣợc phân tán trong dạng cốt đã chuyển sang trạng thái vô định hình và vẫn giữ đƣợc ở trạng thái vô định hình sau quá trình phun sấy. Để củng cố hơn các kết luận trên, có thể kết hợp với các phƣơng pháp phân tích cấu trúc khác chẳng hạn nhƣ DSC.
Việc bào chế đƣợc tiểu phân nano chứa Azi tồn tại dƣới dạng vô định hình có ý nghĩa quan trọng. Bên cạnh việc tăng diện tích tiếp xúc giữa dƣợc chất với môi trƣờng hoà tan, độ tan bão hoà cao hơn dạng kết tinh cũng góp phần cải thiện tốc độ hoà tan của dƣợc chất kém tan, từ đó hƣớng tới việc giảm liều và tác dụng không mong muốn.
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT KẾT LUẬN
Sau quá trình nghiên cứu và làm thực nghiệm, chúng tôi đã thành công trong việc xây dựng công thức và quy trình bào chế tiểu phân nano polyme azithromycin theo phƣơng pháp nhũ hoá khuếch tán dung môi. Hệ tiểu phân nano thu đƣợc có các tính chất sau: