Khảo sát ảnh hưởng của các chất tăng thấm lên tính thấm qua da chuột của Captopril

Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 1 * 2011 Chuyên Đề Dược Khoa 494 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẤT TĂNG THẤM LÊN TÍNH THẤM QUA DA CHUỘT CỦA CAPTOPRIL Nguyễn Công Phi*, Lê Nguyễn Nguyệt Minh*, Nguyễn Thiện Hải*, Lê Quan Nghiệm* TÓM TẮT Mục tiêu: Khảo sát ảnh hưởng của một số nhóm chất tăng thấm lên tính thấm của captopril qua da chuột để tìm chất tăng thấm phù hợp ứng dụng trong xây dựng công thức bào chế dạng thuốc dán hấp thu qua da chứa hoạt chất captopril dùng trong điều trị cao huyết áp. Phương pháp: Điều chế dung dịch bão hòa và dung dịch 5% captopril trong các chất tăng thấm khác nhau và đánh giá độ thấm của các dung dịch này qua da chuột cống bóc tách bằng thử nghiệm đo độ thấm qua tế bào khuếch tán kiểu Franz nhằm chọn lựa chất tăng thấm tốt nhất. Captopril được định lượng bằng phương pháp HPLC theo quy trình khảo sát. Kết quả: Thực nghiệm cho thấy nhóm alcol cho kết quả thấm qua da chuột cống bóc tách của captopril cao hơn so với các nhóm khác, trong đó hỗn hợp 3-metyl-1-butanol: decanol (75: 25) cho kết quả tốc độ thấm (flux) Captopril qua da chuột cao nhất là 559,73 ± 4,32 µg/cm2/giờ với tiềm thời (tlag) là 3,39 ± 0,48 giờ. Kết luận: Các kết quả thực nghiệm cho thấy có thể sử dụng hỗn hợp 3-metyl-1-butanol và decanol với tỷ lệ (3: 1) làm chất tăng thấm trong công thức bào chế dạng thuốc dán hấp thu qua da chứa captopril. Từ khóa: chất tăng thấm, tốc độ thấm, tế bào khuếch tán Franz, captopril ABSTRACT EFFECTS OF PERMEATION ENHANCERS ON PERMEATION OF CAPTOPRIL THROUGH EXCISED RAT SKINS Nguyen Cong Phi, Le Nguyen Nguyet Minh, Nguyen Thien Hai, Le Quan Nghiem * Y Hoc TP. Ho Chi Minh * Vol. 15 - Supplement of No 1 - 2011: 494 - 498 Objectives: The aim of present study was to select a suitable skin permeation enhancer for formulation of transdermal patches containing captopril, the drug used for treatment of hypertention diseases. Method: The saturated and 5% captopril solutions in different permeation enhancers were prepared and evaluated the permeation through excised rat skins by using Franz diffusion cells to select a good permeation enhancer. The amount of captopril permeated was determinated by a validated HPLC method. Results: Among the enhancers investigated, the alcohol group showed the highest permeation-enhancing effect for captopril. The mixture of 3-methyl-1-buthanol and decanol solution (75: 25) resulted in the permeation rate at steady state of captopril through excised rat skins was maximum with flux 559.73 ± 4.32 µg/cm2/h, and the lag time was 3.39 ± 0.48 h. Conclusion: The present results provided evidence that mixture of 3-methyl-1-buthanol and decanol solution (3: 1) can be used as a good skin permeation enhancer for formulation of transdermal patches containing captopril. Keywords: Skin permeation enhancer, flux, Franz diffusion cell, captopril *Đại học Y Dược Tp. Hồ Chí Minh Tác giả liên lạc: ThS. Nguyễn Công Phi ĐT: 0908 118 685 Email: ncongphi@yahoo.com Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 1 * 2011 Nghiên cứu Y học Chuyên Đề Dược Khoa 495 ĐẶT VẤN ĐỀ Captopril, thuốc ức chế men chuyển, là một lựa chọn hiệu quả trong điều trị bệnh cao huyết áp lâu dài bằng đường uống. Tuy nhiên nhược điểm của thuốc này là dùng nhiều lần trong ngày, hấp thu kém và bị ảnh hưởng bởi thức ăn (sinh khả dụng giảm còn 30 - 50%), thời gian bán thải ngắn (khoảng 2 - 3 giờ), bị chuyển hóa qua gan lần đầu, dẫn đến hiệu quả trong điều trị không ổn định(1) Hệ trị liệu qua da, cụ thể là dạng thuốc dán (patch), với các ưu điểm giúp giảm số lần dùng thuốc, giảm tác dụng phụ, tăng sinh khả dụng và linh động trong sử dụng đảm bảo sự tuân thủ điều trị của bệnh nhân, đang ngày càng chứng tỏ vai trò quan trọng trên lâm sàng. Tuy nhiên một vấn đề đặt ra đối với việc bào chế sản xuất thuốc dán là sự hấp thu dược chất qua da để có tác dụng toàn thân rất kém do da là hàng rào sinh học cản trở rất lớn đến sự thấm và hấp thu của các chất. Từ đó việc nghiên cứu cải thiện tính thấm qua da của hoạt chất đóng vai trò quan trọng, quyết định hiệu quả trị liệu của chế phẩm(2,3,4). Nghiên cứu này nhằm khảo sát ảnh hưởng của một số nhóm chất tăng thấm lên tính thấm của Captopril qua da chuột để tìm chất tăng thấm phù hợp ứng dụng trong xây dựng công thức bào chế dạng thuốc dán hấp thu qua da chứa hoạt chất captopril dùng trong điều trị cao huyết áp. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nguyên liệu Dược chất: Captopril (Changzhou Pharmaceutical Factory, Trung Quốc). Chất tăng thấm: Metyl sulfoxid, 1,2- Propanediol, 3-Metyl-1-butanol, Hexanol, Octanol, Decanol, Dodecanol, Polyetylen glycol 400 - PEG 400, Acid oleic, Isopropyl myristat, Propylen glycol monolaurat, Dietylen glycol ete và Dầu khoáng (Acros, Bỉ). Các hóa chất cần thiết khác đạt tiêu chuẩn nhà sản xuất. Chuột cống trắng cái, giống Sprague-Dawley, trọng lượng 230 ± 20 g, khỏe mạnh, nhanh nhẹn, không bị bệnh ở da. Chuột được nuôi ổn định trong 72 giờ trước khi tiến hành thí nghiệm. Thiết bị Máy HPLC (Knauer 2500, pump 1000, detector UV 2500–Đức, autosampler 3800), tế bào khuếch tán Franz (Permear Gear–Mỹ), khuấy từ (2mag, MIX 6, Anh), bơm tuần hoàn nhiệt (Vision scientific, VS 1901W, Hàn Quốc). Phương pháp Xác định nồng độ bão hòa của Captopril trong các chất tăng thấm Cho 3 g captopril vào các ống nghiệm có chứa sẵn 3 ml các chất tăng thấm hoặc dung dịch đệm phosphat đẳng trương pH 7,4. Các ống nghiệm được đậy kín và lắc liên tục trong 24 giờ ở 25 oC tạo thành dung dịch bão hòa captopril trong các chất tăng thấm. Dịch bão hòa được lọc qua màng lọc (GHP 0,45 μm, Pall, Mỹ), pha loãng bằng methanol tới nồng độ thích hợp. Lượng captopril trong dung dịch bão hòa được xác định bằng phương pháp HPLC. Xác định tính thấm của Captopril qua da chuột cống bóc tách Xử lý da chuột: Chuột được giết bằng ete. Cạo sạch lông ở phần lưng không làm tổn hại lớp sừng. Cắt rời phần da lưng diện tích 4 x 4 cm, loại bỏ lớp mỡ và máu dưới da. Bảo quản miếng da ở -20 oC, không quá 7 ngày trước khi sử dụng. Da chuột sau khi xử lý được phủ lên khoang nhận (receptor chamber) của tế bào Franz và lắp đặt khoang chứa (donor chamber) vào. Thể tích khoang nhận là 15,5 ml, diện tích bề mặt khuếch tán là 3,14 cm2 chứa dung dịch đệm phosphat pH 7,4 được bảo ôn ở 37 ± 0,5 oC và được khuấy trộn tốc độ 600 vòng/phút. Cho 500 μl dung dịch bão hòa captopril trong các chất khảo sát vào khoang chứa. Lượng hoạt chất khuếch tán qua da theo thời gian được lấy ở khoang nhận tại các thời điểm 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20 và 24 giờ với thể tích mẫu lấy ra mỗi lần là 200 μl và bù lại ngay Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 1 * 2011 Chuyên Đề Dược Khoa 496 dịch môi trường. Xác định hàm lượng captopril bằng phương pháp HPLC. Xác định tốc độ thấm của Captopril Từ số liệu hàm lượng captopril thấm qua da chuột ở từng thời điểm lấy mẫu, tốc độ thấm của Captopril qua da chuột được tính theo công thức ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ = dt dm J SS S A 1 Với Js (flux): tốc độ thấm qua da của captopril (µg/cm2/giờ); A: diện tích bề mặt khuếch tán của da (cm2); (dm/dt)ss: lượng captopril thấm qua da theo thời gian (µg/giờ). Tốc độ thấm của hoạt chất Js (được ngoại suy từ đồ thị tích lũy hoạt chất theo thời gian) là giá trị slope của phương trình đường thẳng tuyến tính biểu hiện cho tốc độ thấm hằng định theo thời gian. Tiềm thời (lag time) cũng được suy ra từ đồ thị là giao điểm của đường thẳng tuyến tính với trục hoành. Định lượng Captopril bằng HPLC Cột Luna C18 (250 x 4,6 mm, 5 µm, Phenomenex, Mỹ). Pha động hỗn hợp methanol và đệm phosphat 0,07M (50: 50) chỉnh pH 3 bằng H3PO4 hoặc NaOH. Tốc độ dòng 1 ml/phút. Bước sóng phát hiện 215 nm. Thể tích tiêm mẫu 100 µl. Nhiệt độ 25 oC. Xử lý thống kê Các thí nghiệm tiến hành ít nhất 3 lần. Kết quả trình bày là giá trị TB ± SD. KẾT QUẢ Nồng độ và tính thấm của dung dịch bão hòa captopril trong các chất tăng thấm qua da chuột cống bóc tách Bảng 1. Kết quả nồng độ và tính thấm của dung dịch bão hòa captopril trong các chất tăng thấm qua da chuột cống bóc tách (n = 3) Chất tăng thấm Nồng độ bão hòa CS (độ tan) (mg/ml) Flux (µg/cm2/giờ) Tiềm thời (giờ) Nhóm chức Đệm pH 7,4 24,21 ± 0,35 38,51 ± 1,55 5,77 ± 0,97 Metyl sulfoxid 539,19 ± 1,45 130,58 ± 1,08 3,96 ± 0,55 Sulfoxid 1,2-Propanediol 183,34 ± 0,89 16,62 ± 1,55 4,21 ± 1,04 Polyalcol 3-Metyl-1- butanol (MB) 88,37 ± 0,42 476,04 ± 2,65 3,08 ± 0,22 Mono alcol Hexanol 74,87 ± 0,39 229,04 ± 1,56 3,02 ± 0,34 Mono alcol Octanol 50,12 ± 0,41 95,07 ± 8,56 2,26 ± 0,46 Mono alcol Decanol (D) 21,12 ± 0,36 57,43 ± 3,59 3,11 ± 0,59 Mono alcol Dodecanol 38,36 ± 0,29 45,23 ± 2,49 2,09 ± 0,88 Mono alcol PEG 400 101,72 ± 0,52 5,29 ± 2,57 4,27 ± 0,96 Poly alcol Acid oleic 4,11 ± 0,47 0 - Acid Isopropyl myristat 19,46 ± 0,21 4,06 ± 2,44 4,48 ± 0,45 Este Propylen glycol monolaurat 37,57 ± 0,38 125,39 ± 1,43 3,13 ± 0,51 Este-alcol Dietylen glycol ete 152,77 ± 0,53 8,76 ± 2,42 4,22 ± 1,32 Ete-alcol Dầu khoáng - 0 - Hydrocarbon MB:D (75:25) 559,73 ± 4,32 3,39 ± 0,48 Mono alcol MB:D (50:50) 238,52 ± 3,65 3,16 ± 0,55 Mono alcol MB:D (25:75) 224,87 ± 4,62 3,81 ± 1,02 Mono alcol Kết quả được trình bày trong bảng 1 cho thấy captopril tan nhiều nhất trong metyl sulfoxid 539,19 ± 1,45 mg/ml, tan thấp nhất trong acid oleic 4,11 ± 0,47 mg/ml và gần như không tan trong dầu khoáng. Nhóm mono alcol cho kết quả thấm captopril cao hơn các nhóm khác. Với nhóm alcol khi tăng dần số lượng C, tác động tăng thấm giảm dần, mạch nhánh cho tác động tăng thấm tốt so với mạch thẳng. Trong nhóm này, Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 1 * 2011 Nghiên cứu Y học Chuyên Đề Dược Khoa 497 decanol là chất tăng thấm thường được sử dụng trong thuốc dán. Do đó việc phối hợp các chất tăng thấm thuộc nhóm này có thể có triển vọng. 3-metyl-1-butanol cho kết quả tăng thấm cao nhất với flux 476,04 ± 2,65 (µg/cm2/giờ) nên được lựa chọn phối hợp với decanol theo các tỷ lệ (75: 25, 50:50 và 25:75) để khảo sát tính thấm. Kết quả hỗn hợp 3-metyl-1-butanol và decanol với tỷ lệ (3:1) có tốc độ thấm cao nhất với flux 559,73 ± 4,32 (µg/cm2/giờ), cho thấy có triển vọng dùng làm chất tăng thấm trong thành phần công thức thuốc dán (transdermal patch) chứa captopril. Từ kết quả sàng lọc với dung dịch bão hòa captopril của các chất tăng thấm, tiếp tục khảo sát với dung dịch 5% captopril trong một số chất tăng thấm cho tốc độ thấm cao nhằm đánh giá tác động của chất tăng thấm (loại trừ ảnh hưởng của nồng độ) lên sự thấm của captopril. Các chất tăng thấm được lựa chọn là 3-metyl-1- butanol, hexanol, octanol, metyl sulfoxid, 1,2- propanediol và 3-metyl-1-butanol và decanol phối hợp theo tỷ lệ (75:25). Kết quả được trình bày trong Bảng 2. Bảng 2. Kết quả tính thấm của dung dịch 5% captopril trong một số chất tăng thấm qua da chuột cống bóc tách (n = 3). Chất tăng thấm Flux (µg/cm2/giờ) Tiềm thời (giờ) Nhóm chức Hexanol 165,11 ± 2,56 1,36 ± 0,36 Mono alcol Metyl sulfoxid 5,56 ± 2,08 4,56 ± 0,57 Sulfoxid Octanol 76,55 ± 3,88 4,32 ± 1,22 Mono alcol 1,2-Propanediol 7,18 ± 2,55 13,26 ± 1,09 Polyalcol 3-Metyl-1-butanol 192,11 ± 6,56 0,87 ± 0,42 Mono alcol 3-Metyl-1-butanol:Decanol (75:25) 222,36 ± 4,65 0,73 ± 0,28 Mono alcol BÀ N LUẬN Với dung dịch bão hòa captopril trong các chất tăng thấm khảo sát, 3-metyl-1-butanol thể hiện tác động mạnh nhất, làm tăng tốc độ thấm qua da của Captopril lên gấp hơn 12 lần so với khi chỉ dùng dung dịch bão hòa captopril trong dung dịch đệm phosphat đẳng trương pH 7,4. Đa số các chất tăng thấm nhóm này cũng cho tiềm thời ngắn, phù hợp để đưa vào thử nghiệm làm chất tăng thấm trên dạng thuốc dán chứa captopril. Nhiều nghiên cứu cho thấy hiệu quả của nhóm alcol như ethanol làm tăng giá trị flux của các chất như levonorgestrel, estradiol, hydrocortison và 5-fluorouracil qua da chuột và estradiol qua da người in vivo. Nghiên cứu về tác động tăng thấm của nhóm alcol trên dược chất levonorgesterol, acid salicylic và nicotinamid cho thấy 1-butanol có hiệu lực tăng thấm mạnh nhất đối với levonorgesterol trong khi 1-octanol và 1-propranolol tăng thấm hiệu quả hơn với acid salicylic và nicotinamid. Khảo sát tính thấm của melanin trên da heo và da người in vitro với các alcol béo no từ octanol đến myristyl alcohol lại cho kết quả decanol là chất tăng thấm tốt nhất(2,3,5) Metyl sulfoxid có hiệu quả tăng thấm cao, chỉ đứng sau 3-metyl-1-butanol và hexanol, làm tăng tốc độ thấm qua da của captopril lên gấp 3 lần so với chỉ dùng dung dịch bão hòa captopril trong dịch đệm phosphat đẳng trương pH 7,4. Tiềm thời cũng tương đối ngắn, khoảng gần 4 giờ. Sự vượt trội của metyl sulfoxid so với các alcol từ C8 trở đi có thể được giải thích do đặc tính hòa tan tốt của metyl sulfoxid đối với captopril hơn hẳn các alcol mạch dài (nồng độ lớn hơn nhiều lần), khi đó nồng độ có thể có tác động ảnh hưởng đến sự thấm. Sự ảnh hưởng bởi nồng độ đã được chứng minh qua thử nghiệm dung dịch captopril 5% trong các chất tăng thấm cho kết quả nhóm alcol tăng thấm tốt hơn metyl sulfoxid (bảng 2), riêng với nhóm alcol kết quả hoàn toàn phù hợp như đối với dung dịch bão hòa. Propylen glycol monolaurat với nhóm chức este-alcol trong phân tử thể hiện tác động mạnh lên sự thấm của captopril qua da, đứng hàng Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 1 * 2011 Chuyên Đề Dược Khoa 498 thứ tư. Chất này cho tác động mạnh hơn isopropyl myristat với cấu trúc chỉ có 1 nhóm chức tác động là este. Trong khi đó, dietylen glycol ete, có nhóm chức ete đi kèm với alcol trong phân tử, lại thể hiện tác động thấp hơn hẳn so với nhóm alcol. Dầu khoáng, cũng như acid oleic, không thể hiện tác động tăng thấm lên captopril, do captopril không tan hoặc tan rất ít trong hai chất này. KẾT LUẬN Phối hợp 3-metyl-1-butanol và decanol (75:25) cho kết quả thấm captopril qua da chuột cống bóc tách tốt nhất trong các nhóm chất tăng thấm khảo sát. Đây là một gợi ý cho các nghiên cứu bào chế các chế phẩm thấm qua da, đặc biệt là dạng thuốc dán chứa hoạt chất điều trị bệnh cao huyết áp là captopril. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bộ Y tế (2002), Dược thư quốc gia Việt Nam, lần xuất bản thứ nhất. 2. Tapash KG, William RP, Su IY (1997), Transdermal and Topical Drug Delivery Systems. Interpharm Press, Inc., BuffaloGrove, Illinois, pp. 1-6, 8-20, 21-22, 34-50, 139-164, 167- 179, 186-188, 249-259, 263-264, 276-279, 357-446. 3. Touitou Elka, Barry B.W. (2007), Enhancement in Drug Delivery, CRC Press, Boca Raton, New York, pp. 233-250. 4. Walters K.A. (2002), Dermatological and Transdersmal Formulations, Marcel Dekker, Inc., New York and Basel, chapter 4 pp. 6-12, 47-64, chapter 5 pp. 2-19, 45-51, chapter 7 pp. 2-3, 19-26. 5. Wu PC, Huang YB, Chang JJF, Chang JS, Tsai YH (2000), “Evaluation of pharmacokinetics and pharmacodynamics of captopril from transdermal hydrophilic gels in normotensive rabbits and spontaneously hypertensive rats”, Inl J Pharm., 209, pp. 87-94.