Mục tiêu: Nghiên cứu bào chế hệ tiểu phân nano của rutin.
Phương pháp nghiên cứu: Tạo nhũ tương và đồng nhất hóa với thiết bị Ultra-Turrax và siêu âm. Kích
thước và dãy phân bố kích cỡ của tiểu phân được chụp với kính hiển vi điện tử truyền qua và nhiễu xạ laser.
Định lượng rutin bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao detector PDA, bước sóng 255 nm.
Kết quả: Đã xây dựng công thức và quy trình bào chế tiểu phân nano rutin bằng phương pháp đã nêu trên.
Bằng thiết bị TEM và LB 550, đã đo đạc được kích thước và dãy phân bố kích thước hạt là từ 66,6 nm đến 339,3
nm. Lượng hoạt chất được nhũ hóa chiếm 1,3% so với tổng lượng lipid.
Kết luận: Kết quả cho thấy có thể bào chế tiểu phân nano rutin bằng phương pháp tạo nhũ tương và đồng
nhất hóa với thiết bị Ultra-Turrax và siêu âm.
6 trang |
Chia sẻ: thuyduongbt11 | Ngày: 14/06/2022 | Lượt xem: 251 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Nghiên cứu bào chế hệ tiểu phân nano của Rutin, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 1 * 2011 Nghiên cứu Y học
Chuyên Đề Dược Khoa 559
NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ HỆ TIỂU PHÂN NANO CỦA RUTIN
Trương Công Trị*, Khưu Mỹ Lệ*, Nguyễn Minh Đức*
TÓM TẮT
Mục tiêu: Nghiên cứu bào chế hệ tiểu phân nano của rutin.
Phương pháp nghiên cứu: Tạo nhũ tương và đồng nhất hóa với thiết bị Ultra-Turrax và siêu âm. Kích
thước và dãy phân bố kích cỡ của tiểu phân được chụp với kính hiển vi điện tử truyền qua và nhiễu xạ laser.
Định lượng rutin bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao detector PDA, bước sóng 255 nm.
Kết quả: Đã xây dựng công thức và quy trình bào chế tiểu phân nano rutin bằng phương pháp đã nêu trên.
Bằng thiết bị TEM và LB 550, đã đo đạc được kích thước và dãy phân bố kích thước hạt là từ 66,6 nm đến 339,3
nm. Lượng hoạt chất được nhũ hóa chiếm 1,3% so với tổng lượng lipid.
Kết luận: Kết quả cho thấy có thể bào chế tiểu phân nano rutin bằng phương pháp tạo nhũ tương và đồng
nhất hóa với thiết bị Ultra-Turrax và siêu âm.
Từ khóa: Rutin, tiểu phân nano, TEM.
ABSTRACT
FORMULATION OF RUTIN LIPID NANOPARTICLES
Truong Cong Tri, Khuu My Le, Nguyen Minh Duc
* Y Hoc TP. Ho Chi Minh * Vol. 15 - Supplement of No 1 - 2011: 559 - 564
Objectives: The aim of the study was to prepare rutin lipid nanoparticles.
Methods: Rutin nanoparticles were prepared by emulsification and homogenization with Ultra-Turrax and
ultrasound. Particle size and distribution were analysed by transmission electron micrography and laser
diffraction. HPLC was used to determine the quantity of rutin at a wavelength of 255 nm.
Results: Nanoparticles were successfully prepared by emulsification and homogenization. The particle size
and distribution ranged from 66,6 nm to 339,3 nm. Quantity of emulsified rutin is about 1,3% of total lipid.
Conclusions: The present results provided evidence that rutin nanoparticles could be prepared by
emulsification and homogenization with Ultra-Turrax and ultrasound.
Keywords: Rutin, nanoparticles, TEM.
ĐẶT VẤN ĐỀ
Nhiều hoạt chất có tác dụng trị liệu nhưng ít
tan nên sinh khả dụng kém. Nồng độ thuốc
trong máu không ổn định cũng là một yếu tố
làm thay đổi hiệu quả điều trị. Vấn đề cải thiện
sinh khả dụng và kiểm soát tốc độ phóng thích
hoạt chất để nâng cao hiệu quả điều trị, giảm tác
dụng phụ là điều rất cần thiết.
Từ đó, các cải tiến về kỹ thuật bào chế,
nhất là việc sử dụng chất mang có kích thước
rất nhỏ, hệ tiểu phân nano, đã được nghiên
cứu. Lợi thế của tiểu phân nano là chúng đóng
vai trò như một hệ thống phân phối, mang các
hoạt chất kém tan trong nước vượt qua hàng
rào sinh học của cơ thể(1). Hơn nữa, khi kích
thước giảm đi, độ tan của các hoạt chất kém
tan được cải thiện đáng kể(3). Ngoài ra, tiểu
phân nano còn có thể kiểm soát tốc độ phóng
thích theo thời gian nên hạn chế được tình
trạng nồng độ hoạt chất trong huyết tương
không ổn định. Hệ tiểu phân nano lipid đang
*Khoa Dược – Đại Học Y Dược TP.HCM
Tác giả liên lạc: GS. TS. Nguyễn Minh Đức ĐT: 0908989865 Email: ducng@hcm.vnn.vn
Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 1 * 2011
Chuyên Đề Dược Khoa 560
thu hút sự chú ý của các nhà khoa học nhờ lợi
thế có thể dễ dàng nâng cỡ lô trên quy mô
công nghiệp(4,6), ít độc tính(7) và kiểm nghiệm
được các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm(5).
Nhằm bước đầu ứng dụng kỹ thuật mới
trong bào chế dược phẩm, nhất là đối với dược
phẩm chứa hoạt chất kém tan từ dược liệu,
chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu bào chế
hệ tiểu phân nano của rutin”.
Mục tiêu
Mục tiêu của đề tài nhằm bào chế hệ tiểu
phân nano của rutin và phân tích các tính chất
của tiểu phân bằng các thiết bị phù hợp.
ĐỐI TƯỢNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tượng
Nguyên vật liệu
Rutin (Ban NCKH, Việt Nam), hỗn hợp acid
capric và acid caprylic (Labrafac CC - Gattefossé
- France), glycerin behenat (Compritol -
Gattefossé - France), stearoyl macrogolglycerid
(Gelucire - Gattefossé - France),
phosphatidylcholin (Lipoid GMBH - Germany)
và các dung môi, hóa chất cần thiết khác đạt tiêu
chuẩn nhà sản xuất.
Trang thiết bị
Máy đồng hóa (Ultra-Turrax - Germany), bể
siêu âm (Sonorex - Germany), kính hiển vi điện
tử truyền qua (JEM 1400 - Jeol - Japan), máy đo
phân bố kích cỡ hạt (LB 550 - Horiba Jobin Yvon
- Mỹ), máy HPLC (Shimadzu LC-10AD - Nhật).
Phương pháp nghiên cứu
Thiết lập công thức
Tiến hành xây dựng công thức bào chế tiểu
phân nano bằng phương pháp tạo nhũ tương và
đồng hóa bằng thiết bị Ultra-Turrax và siêu
âm(2,9). Khảo sát thành phần công thức, từ đó
chọn công thức phù hợp nhất để nang hóa rutin.
Quy trình bào chế
Hòa tan các chất hoạt động bề mặt vào nước
ở 70oC, khuấy pha nước bằng Ultra-Turrax với
tốc độ 10.000 vòng / phút (5 phút). Đun pha dầu
lên 70oC, phối hợp pha dầu vào pha nước bằng
Ultra-Turrax với tốc độ 10.000 vòng / phút (5
phút). Tăng tốc độ khuấy lên 20.000 vòng/phút
(5 phút), tiếp tục siêu âm nhũ tương (5 phút).
Kết tinh hạt bên trong tiểu phân ở nhiệt độ
phòng (30oC)(8).
Đánh giá một số tính chất của tiểu phân
Sự phân bố kích cỡ hạt
Tiến hành xác định dãy phân bố kích cỡ của
tiểu phân theo phương pháp nhiễu xạ laser.
Phân tích sau khi bào chế mẫu 24 giờ. Nhiệt độ
phân tích là 25oC. Dựa vào biểu đồ, xác định
kiểu phân bố kích thước, dãy phân bố kích cỡ,
kích thước trung bình của tiểu phân và giá trị
các thông số d50, d75, d90.
Kích thước và hình thể học của tiểu phân
Tiểu phân sau khi bào chế sẽ được đo kích
thước thực tế và khảo sát hình thể học bằng
TEM để đánh giá hình dạng và cấu trúc bên
trong tiểu phân.
Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến kích
thước tiểu phân
Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ và thời gian
khuấy đến kích thước tiểu phân theo mô hình
yếu tố đầy đủ và tiến đến vùng gần dừng bằng
phương pháp Box–Wilson.
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Khảo sát một số tính chất của rutin
Trước khi thiết lập công thức, tiến hành khảo
sát tính tan của rutin trong tá dược (dầu) và
trong một số dung môi. Kết quả cho thấy rutin
tan một phần trong tá dược dầu và tan tốt trong
methanol, ethanol so với dung môi nước.
Kết quả khảo sát điều kiện sắc ký rutin
Máy HPLC Shimadzu LC – 10AD
Cột: X.Terra LC 18 (250 mm x 4,6 mm), cỡ
hạt: 5 µm, tiền cột Supelcosil
Pha động: CH3CN- H2O (36: 64)
Detector PDA, bước sóng phát hiện: 255 nm.
Nhiệt độ cột: 25 - 30oC
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 1 * 2011 Nghiên cứu Y học
Chuyên Đề Dược Khoa 561
Tốc độ dòng: 0,52 ml/phút
Thể tích tiêm mẫu: 30 µl
Kết quả thiết lập công thức
Thành phần công thức bào chế được trình
bày trong bảng 1.
Bảng 1. Thành phần công thức bào chế tiểu phân nano
Thành phần Công thức 1 Công thức 2 Công thức 3 Công thức 4
Labrafac CC (g) 20 15 10 5
Compritol (g) 0 5 10 15
Thành phần khác vđ (g) 100
Cảm quan của nhũ tương Nhũ tương lỏng, trắng
đục như sữa, không
tách lớp
Nhũ tương lỏng nhưng
đặc hơn CT1, trắng
đục như sữa
Nhũ tương đặc, mịn,
trắng đục như sữa,
đồng đều
Nhũ tương đặc, mềm,
mịn, trắng đục như
sữa, đồng đều
Độ bền của nhũ tương Sau một tuần nhũ tương
vẫn bền
Tách lớp sau 2 ngày
bảo quản ở 30oC
Tách lớp sau 1 ngày
để nguội ở 30oC
Tách lớp ngay sau khi
để nguội ở 30oC
Khi điều chế nhũ tương theo công thức chỉ
có lipid dạng lỏng và chưa phối hợp hoạt chất,
kết quả thu được hệ tiểu phân rất ổn định, bền
sau 4 tháng bảo quản ở nhiệt độ mát. Tuy nhiên,
đối với các công thức có phối hợp lipid dạng
rắn, nhũ tương được tạo thành chưa ổn định và
nhanh chóng bị tách lớp sau vài ngày điều chế.
Ở dạng lỏng, các lipid chuỗi carbon dài có cấu
trúc linh động đan xen vào nhau nhưng khi
chuyển sang dạng rắn, chúng có xu hướng duỗi
thẳng hàng, đẩy lipid lỏng (và hoạt chất) ra khỏi
tiểu phân làm tiểu phân kém bền, hiện tượng
tách lớp sẽ xảy ra. Điều đặc biệt lưu ý đối với các
lipid dạng rắn, khi nhiệt độ môi trường thấp
hơn nhiệt độ tan chảy của chúng (khoảng 5oC)
thì chúng lập tức trở về trạng thái rắn nên việc
kiểm soát nhiệt độ trong lúc điều chế phải hết
sức chặt chẽ. Quá trình điều chế phải tiến hành ở
nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tan chảy của lipid rắn
từ 5 - 10oC. Vì những lý do trên, các công thức 2,
3 và 4 bị loại bỏ. Công thức 1 với lipid dạng lỏng
chiếm 20% được chọn để nang hóa rutin (hình
1).
Hình 1. Hình ảnh và kích thước tiểu phân nano chụp
bằng TEM
Kết quả khảo sát công thức có phối hợp rutin
Kết quả khảo sát công thức có phối hợp rutin được trình bày trong bảng 2.
Bảng 2. Kết quả khảo sát công thức nang hóa rutin với các hàm lượng khác nhau
Công thức 5 6 7 8 9 10 11 12
Lượng rutin (mg) 100 200 300 350 400 450 500 550
Cảm quan Nhũ tương lỏng, mịn, trắng đục như sữa, màu sắc đồng đều.
Độ bền của nhũ tương
(sau 2 tuần bảo quản ở
30oC và 20oC)
Không có rutin lắng xuống đáy,
không tách lớp, đạt yêu cầu cảm
quan
Có rutin lắng xuống đáy (ít),
không tách lớp, đạt yêu cầu về
cảm quan
Có rutin lắng xuống đáy,
không tách lớp, đạt yêu cầu
cảm quan
Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 1 * 2011
Chuyên Đề Dược Khoa 562
Như vậy, hàm lượng rutin phối hợp vào
công thức nhỏ hơn hoặc bằng 300 mg.
Hình 2. Hình thể học và kích thước tiểu phân của
công thức 7 chụp bằng TEM
Kết quả khảo sát từ TEM cho thấy rutin
được nang hóa trong lõi tiểu phân và có kích
thước khoảng 200 nm (hình 1). Điều này hoàn
toàn phù hợp với mục tiêu bào chế vì dạng
hòa tan có thể cho tác dụng nhanh nhưng
dạng kết tinh sẽ giúp kéo dài tác dụng của tiểu
phân nano.
Công thức cơ bản
Labrafac CC.........................20%
Rutin .....................................0,3%
Chất diện hoạt 1 .................x%
Chất diện hoạt 2 .................y%
Nước cất vừa đủ.................100 g
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tốc độ và
thời gian khuấy đến kích thước tiểu phân
Ma trận bố trí thí nghiệm và kết quả được
trình bày trong bảng 3.
Phương trình hồi quy thực nghiệm:
y = 350 –75x1 –50x2
Dựa vào phương trình hồi quy, hệ số bi
mang dấu âm, như vậy, có khả năng hai yếu tố
này có ảnh hưởng đến kích thước tiểu phân và
tương quan theo chiều nghịch, nghĩa là khi gia
tăng tốc độ và thời gian khuấy thì kích thước
tiểu phân sẽ giảm.
Bảng 3. Ma trận bố trí thí nghiệm và kết quả
N xo x1 x2 yu
1 1 1 1 250
2 1 -1 1 350
3 1 1 -1 300
4 1 -1 -1 500
bi 350 -75 -50
Kết quả đánh giá ý nghĩa của các hệ số hồi
quy (bảng 4)
Bảng 4. Kết quả đo kích thước hạt của 6 TN ở điều
kiện cơ bản
X1 X2 yu
6 20000 250
6 20000 300
6 20000 250
6 20000 300
6 20000 200
6 20000 250
yuTB 258,33
Ttn của các hệ số bi lần lượt là 6,45 và 3,2. Tra
bảng student, Tlt (0,05,5) = 2,57 < 3,2. Do đó, cả
hai hệ số bi đều có ý nghĩa. Như vậy, tốc độ và
thời gian khuấy càng tăng, kích thước hạt càng
giảm. Vấn đề là tăng đến mức độ nào để thu
được tiểu phân có kích thước khoảng 100 - 200
nm trong điều kiện cho phép của máy móc thiết
bị.
Kết quả thí nghiệm tiến đến vùng gần
dừng bằng phương pháp Box–Wilson
(bảng 5).
Kết quả từ TEM cho thấy thí nghiệm 5 và thí
nghiệm 6 có kích thước tiểu phân khoảng 200
nm, phù hợp với yêu cầu của tiểu phân nano.
Tuy nhiên, ở thí nghiệm 6, thời gian và tốc độ
khuấy đều cao hơn thí nghiệm 5 nên chọn điều
kiện tối ưu là thí nghiệm 5 với thời gian khuấy
7,0 phút và tốc độ khuấy 20.750 vòng/phút.
Bảng 5. Thí nghiệm tiến đến vùng gần dừng
N X1 X2 yu
X0i 6,0 20000 250
5 7,0 20750 200
6 8,0 21500 200
7 9,0 22250 250
8 10,0 23000 300
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 1 * 2011 Nghiên cứu Y học
Chuyên Đề Dược Khoa 563
Kết quả thực nghiệm kiểm chứng điều
kiện tối ưu
Kết quả xác định kích thước tiểu phân của 03
mẫu cùng công thức và điều kiện (thời gian
khuấy 7,0 phút và tốc độ khuấy 20750 (vòng /
phút) bằng TEM cho thấy kích thước tiểu phân
của cả 03 mẫu đều ở khoảng 200 nm (hình 3).
Hình 3. Kích thước và hình ảnh tiểu phân của TN
kiểm chứng chụp bằng TEM
Đánh giá tính chất của tiểu phân
Kết quả đánh giá tính chất của tiểu phân nano nang hóa rutin (bảng 6).
Bảng 6. Kết quả đánh giá tính chất của tiểu phân nano nang hóa rutin
Tính chất Mô tả
Cảm quan Quan sát bằng mắt thường, nhũ tương ở dạng lỏng, trắng đục và đồng nhất giống như sữa.
Kích thước và dãy phân
bố kích cỡ
Kích thước trung bình của tiểu phân: 190,1 nm
Dãy phân bố kích thước: 66,6 nm - 339,3 nm
Mode: 117,4 nm. Trung vị: 106,7 nm
d50, d75, d90: lần lượt bằng 114,5 nm; 172,1 nm; 339,3 nm
Hình thể học Tiểu phân có hình cầu, bờ đều, phân tán đồng nhất, không kết tụ, trong lõi chứa rutin.
Định lượng Hàm lượng rutin trong mẫu bào chế: 260,23 mg.
Độ ổn định Mẫu không nang hóa rutin: Quan sát bằng mắt thường, sau 04 tháng hệ tiểu phân có dạng lỏng,
trắng đục và đồng nhất giống như sữa, không tách lớp, không kết bông.
Mẫu nang hóa rutin: Quan sát bằng mắt thường, sau 03 tháng hệ tiểu phân có dạng lỏng, trắng
đục và đồng nhất giống như sữa, không tách lớp, không kết bông.
Biểu đồ phân bố kích cỡ
Hình 4. Biểu đồ phân bố kích cỡ tiểu phân điều chế từ
công thức 7
Hình 5. Sắc ký đồ rutin trong mẫu bào chế
Theo kết quả tính toán, hàm lượng trung
bình của rutin là 260,23 mg trong 100 g công
Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 1 * 2011
Chuyên Đề Dược Khoa 564
thức. Nếu so với tổng lượng lipid thì rutin chiếm
khoảng 1,3%.
Kết quả thẩm định quy trình định lượng
rutin trong công thức bằng HPLC cho thấy quy
trình đạt tính tương thích hệ thống (RSD mẫu
chuẩn và thử lần lượt là 1,67 và 1,12), khoảng
nồng độ tuyến tính từ 12,5 - 125 μg/ml (R2 =
0,9975), có độ chính xác cao với RSD% = 0,92%
và tỉ lệ phục hồi trung bình là 100,1% ± 1,0%.
KẾT LUẬN
Bằng phương pháp tạo nhũ tương và đồng
hóa với thiết bị Ultra-Turrax và siêu âm, đề tài
đã điều chế thành công tiểu phân nano nang
hóa rutin. Hỗn hợp acid capric và caprilic được
sử dụng trong công thức là một tá dược dầu
phù hợp để hòa tan và nang hóa rutin. Đây là
kết quả bước đầu rất khả quan và cũng là nền
tảng để nghiên cứu sâu hơn nhằm ứng dụng
kỹ thuật mới trong bào chế các chế phẩm chứa
hoạt chất rutin có tác dụng điều trị bệnh lý về
tĩnh mạch.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bunjes H. (2005), “Characteration of solid lipid nano - and
micropartical”, CRC Press LLC, 42 - 58.
2. Hu F.Q., Zhang Y., Du Y.Z., Yuan H. (2007), “Nimodipine
loaded lipid nanospheres prepared by solvent diffusion
method in a drug saturated aqueous system”, International
Journal of Pharmaceutics, 1 - 7.
3. Mauludin R., Müller H.R., Keck M.C. (2008), “Kinetic
solubility and dissolution velocity of rutin nanocrystals”,
European Journal of Pharmaceutical Sciences 36, 503 – 504.
4. Müller R.H., Radtke M., Wissing S.A. (2002), “Solid lipid
nanoparticals and nano structured lipid carriers in cosmetic
and dermatological preparations”, Advanced Drug Delivery
Reviews 54, pp. 133 - 141.
5. Müller R.H., Radtke M., Wissing S.A. (2007), “Nanostructured
lipid matrices for improved microencapsulation of drugs”,
International Journal of Pharmaceutics 242, 121 -128.
6. Radtke M., Muller R.H., Nanostructured lipid drug carriers,
Nanotechnology, 48 - 52.
7. Traul K.A., Driedger A., Ingle D.L., Nakhasi D. (2000),
“Review of the toxicologic properties of medium - chain
triglycerides”, Food and chemical toxicology 38, pp.79 - 98.
8. Xia Q., Hao X., Lua Y., Wei X., Wei H., Mab Q.H., Gua N.
(2007), “Production of drug-loaded lipid nanoparticles based
on phase behaviors of special hot microemulsions”, Colloids
and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 1 - 4.
9. Yuan H, Wang L.L., Doo Y.Z., You J., Hu F.Q., Zeng S. (2007),
“Preparation and characteristics of nanostructured lipid
carriers for control - releasing progesterone by melt
emulsification”, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2-3.