Khóa luận tốt nghiệp đại học ngành Dược học: Nghiên cứu bào chế hạt nano lipid rắn chứa berberin clorid

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:62

Thêm vào BST

Báo xấu

5
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài "Nghiên cứu bào chế hạt nano lipid rắn chứa berberin clorid" là nghiên cứu bào chế hệ nano lipid rắn chứa berberin clorid và khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến kích thước tiểu phân, chỉ số phân bố kích thước tiểu phân và thế zeta của nano berberin; đánh giá một số đặc tính của hệ tiểu phân nano berberin đã bào chế được.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khóa luận tốt nghiệp đại học ngành Dược học: Nghiên cứu bào chế hạt nano lipid rắn chứa berberin clorid

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC HOÀNG THỊ THU HÀ NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ HỆ NANO LIPID RẮN CHỨA BERBERIN CLORID KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC Hà Nội - 2023
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC NGƯỜI THỰC HIỆN: HOÀNG THỊ THU HÀ NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ HỆ NANO LIPID RẮN CÓ CHỨA BERBERIN CLORID KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC Khóa: QH.2018.Y Người hướng dẫn 1: TS. NGUYỄN HỒNG VÂN Người hướng dẫn 2: THS. NGUYỄN XUÂN TÙNG Hà Nội - 2023
LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể các thầy cô, anh chị làm việc và công tác tại trường Đại học Y Dược, Đại học Quốc Gia Hà Nội đã dạy dỗ, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt quá trình 5 năm học tập tại trường. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong bộ môn Bào chế và Công nghệ dược phẩm đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em được thực hiện đề tài nghiên cứu này. Em xin bày tỏ sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Hồng Vân (Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội), cô là người trực tiếp giao đề tài, luôn nhiệt tình chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ em rất nhiều trong suốt quá trình thực hiện khóa luận. Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới ThS Nguyễn Xuân Tùng (Trường Đại học Y Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội) đã nhiệt tình hướng dẫn, hỗ trợ em rất nhiều. Qua đây, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân, bạn bè đã quan tâm, ủng hộ và hỗ trợ em trong quá trình thực hiện khóa luận. Mặc dù đã hết sức cố gắng, nhưng kiến thức và kinh nghiệm của em còn hạn chế nên không thể tránh được những thiếu sót. Kính mong nhận được những lời nhận xét, góp ý của các thầy cô để Khóa luận tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn. Hà Nội, ngày 24 tháng 05 năm 2023 Sinh viên Hoàng Thị Thu Hà
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt/Ký hiệu Ý nghĩa BBR Berberin clorid BW Bee wax (sáp ong) CDH Chất diện hoạt DĐVN Dược điển Việt Nam EE (Entrapment Efficiency) Hiệu suất nano hóa GMS Glyceryl monostearat HLB (hydrophilic-lipophilic Hệ số cân bằng dầu nước balance) HPLC (high performance liquid Sắc ký lỏng hiệu năng cao chromatography) HPH (high pressure Đồng nhất hóa áp suất cao homogenization) HSH (high shear Đồng nhất hóa phân cắt cao homogenization) KTTP Kích thước tiểu phân LC (loading capacity) Khả năng tải hoạt chất NaLS Natri lauryl sulfat NSX Nhà sản xuất PDI Chỉ số phân bố kích thước tiểu phân P407 Poloxamer 407 P188 Poloxamer 188
SA Stearic acid SLN (Solid lipid nanoparticles) Hạt tiểu phân nano lipid rắn Hạt tiểu phân nano lipid rắn chứa berberin SLN berberin clorid TKHH Tinh khiết hóa học TT Thuốc thử w/v Khối lượng/thể tích w/w Khối lượng/ khối lượng
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Tên Nội dung Trang Hình 1.1 Công thức hóa học của berberin clorid 3 Hình 1.2 Cấu tạo hạt nano lipid rắn 10 Hình 1.3 Cấu trúc ma trận lipid rắn 12 Hình 1.4 Phương pháp đồng nhất hóa phân cắt cao bào chế SLN 17 Hình 2.1 Sơ đồ quy trình bào chế hệ nano lipid rắn berberin bằng 20 phương pháp phân cắt cao Hình 3.1 Ảnh hưởng của thời gian phân cắt tới KTTP, PDI và thế 27 zeta của hệ SLN berberin Hình 3.2 Ảnh hưởng của tốc độ phân cắt tới hệ SLN berberin 29 Hình 3.3 Độ hòa tan của berberin trong các loại lipid và chất diện 30 hoạt Hình 3.4 Ảnh hưởng của loại lipid nền tới KTTP, PDI và thế zeta 32 của hệ SLN berberin Hình 3.5 Ảnh hưởng của tỉ lệ lipid nền tới KTTP, PDI và thế zeta 34 của hệ SLN berberin Hình 3.6 Ảnh hưởng của loại chất diện hoạt tới KTTP, PDI của hệ 35 SLN berberin Hình 3.7 Sơ đồ bào chế tối ưu cho SLN berberin bằng phương 36 pháp phân cắt cao Hình 3.8 Hệ phân tán SLN berberin tối ưu 37 Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa nồng độ berberin 38 và diện tích pic đo được tại bước sóng 345nm
Hình 3.10 Phần trăm berberin giải phóng qua túi thẩm tích 39 Hình 3.11 Hiệu suất nano hóa và khả năng tải nạp berberin trong hệ 40 SLN
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Tên Nội dung Trang Bảng 2.1 Nguyên liệu, hóa chất dùng trong thí nghiệm 18 Bảng 3.1 Ảnh hưởng của thời gian phân cắt tới KTTP, PDI 26 và thế Zeta của hệ SLN berberin Bảng 3.2 Ảnh hưởng của tốc độ phân cắt tới hệ SLN 28 berberin Bảng 3.3 Ảnh hưởng của loại lipid nền tới KTTP, PDI và 31 thế zeta của hệ SLN berberin Bảng 3.4 Ảnh hưởng của tỉ lệ lipid nền tới KTTP, PDI và 33 thế zeta của hệ SLN berberin Bảng 3.5 Ảnh hưởng của loại chất diện hoạt tới KTTP, PDI 35 và thế zeta của hệ SLN berberin Bảng 3.6 KTTP, PDI và thế zeta của hệ SLN berberin 37 Bảng 3.7 Diện tích pic của các nồng độ berberin được khảo 37 sát Bảng 3.8 Phần trăm berberin giải phóng qua túi thẩm tích 39 Bảng 3.9 Hiệu suất nano hóa và khả năng tải nạp berberin 40 trong hệ SLN
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 Chương 1 - TỔNG QUAN ...................................................................................... 3 1.1 Tổng quan về berberin clorid .......................................................................... 3 1.1.1 Công thức hóa học và tính chất hóa lý ...................................................... 3 1.1.2 Tác dụng dược lý .................................................................................... 4 1.1.3 Dược động học ......................................................................................... 5 1.1.4 Một số nghiên cứu về nano berberin ......................................................... 6 1.2 Giới thiệu về công nghệ nano ......................................................................... 7 1.3 Khái quát về hạt nano lipid rắn ....................................................................... 8 1.3.1 Giới thiệu chung....................................................................................... 8 1.3.2 Ưu nhược điểm của hạt nano lipid rắn.................................................. 9 1.3.3 Các phương pháp bào chế hạt nano lipid rắn (SLN) ............................... 12 1.3.4 Kỹ thuật đồng nhất hóa phân cắt cao ...................................................... 14 Chương 2 - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................... 17 2.1 Nguyên liệu, thiết bị và đối tượng nghiên cứu .............................................. 17 2.1.1 Nguyên liệu ............................................................................................ 17 2.1.2 Thiết bị................................................................................................... 17 2.1.3 Dụng cụ ................................................................................................. 18 2.1.4 Đối tượng nghiên cứu ............................................................................. 18 2.1.5 Nội dung nghiên cứu .......................................................................... 18 2.2 Phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 18 2.2.1 Bào chế hạt nano lipid rắn berberin clorid bằng phương pháp đồng nhất hóa phân cắt cao.............................................................................................. 18 2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến KTTP nano .......................... 19 2.2.3 Phương pháp đánh giá một số đặc tính của hệ nano lipid rắn berberin .... 20
2.2.4 Phương pháp xử lý số liệu ...................................................................... 24 Chương 3 - KẾT QUẢ .......................................................................................... 25 3.1 Bào chế hệ nano lipid rắn berberin bằng phương pháp phân cắt cao ............. 25 3.1.1 Kết quả khảo sát quy trình ...................................................................... 25 3.1.2 Kết quả khảo sát công thức..................................................................... 28 3.2 Kết quả đánh giá một số đặc tính của của hệ nano lipid rắn berberin bào chế được ................................................................................................................... 34 3.2.1 Hình thức ............................................................................................... 34 3.2.2 Kích thước tiểu phân và phân bố kích thước tiểu phân, thế zeta .............. 34 3.2.3 Xây dựng đường chuẩn biểu thị mối quan hệ của nồng độ berberin và diện tích pic ............................................................................................................ 34 3.2.4 Khả năng giải phóng dược chất từ SLN berberin qua túi thẩm tích ......... 35 3.2.5 Hiệu suất nano hóa và khả năng tải nạp berberin trong hệ SLN .............. 37 Chương 4 - BÀN LUẬN ....................................................................................... 39 4.1 Phương pháp bào chế nano lipid rắn berberin ............................................... 39 4.2 Kết quả khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới KTTP, PDI, thế zeta ......................... 39 4.3 Đặc tính của tiểu phân nano berberin bào chế được ...................................... 41 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 43 Kết luận ................................................................................................................. 43 Kiến nghị ............................................................................................................... 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................
MỞ ĐẦU Berberin clorid (BBR) là một alcaloid thuộc nhóm isoquinolin, thường có trong rễ, thân rễ, vỏ cây của những cây thuộc chi Berberis, Coptidis, Coscinium. Berberin đã được sử dụng từ nhiều năm nay với tác dụng dược lý chính là điều trị tiêu chảy với hoạt tính kháng khuẩn phổ rộng [1]. Trong các nghiên cứu dược lý hiện đại, ngoài việc sử dụng berberin trong điều trị các bệnh đường tiêu hóa như tiêu chảy, viêm đại tràng, lỵ trực khuẩn; gần đây, nhiều nghiên cứu mới cho thấy berberin có nhiều tiềm năng trong điều trị các bệnh như tiểu đường, chống viêm, tăng lipid máu, nhồi máu cơ tim, động kinh, kháng virus, kháng nấm và chống một số loại ung thư [4,22]. Tuy nhiên, nhược điểm của berberin là ít tan và có tính thấm qua màng sinh học kém nên sinh khả dụng đường uống của berberin rất thấp. Những thách thức lớn như khả năng hấp thụ kém, chuyển hóa nhanh và đào thải toàn thân nhanh chóng là nguyên nhân dẫn đến nồng độ berberin trong huyết tương và mô thấp. Để khắc phục các vấn đề này, các nhà khoa học đã áp dụng công nghệ nano vào sản xuất dược phẩm và ngày càng mở ra nhiều tiềm năng. Trong đó, hệ vận chuyển thuốc nano là những vật liệu kích cỡ nano không chỉ có khả năng tăng độ tan, cải thiện tính thấm dẫn đến tăng sinh khả dụng mà còn mang thuốc nhắm mục tiêu chính xác hơn và kiểm soát giải phóng thuốc bền vững từ đó giúp mở rộng hiệu quả điều trị và hạn chế được các tác dụng phụ của thuốc. Hệ thống mang thuốc nano bao gồm hoạt chất kết hợp các chất mang để tạo hệ thống hạt nano. Trong đó, các chất mang có thể là các hạt vô cơ hoặc liposome, polymer, dendrimer, micelle, protein, các hạt nano lipid rắn, hệ mang lipid cấu trúc nano. Các hạt nano lipid rắn (SLN) là thế hệ đầu tiên của chất mang nano dựa trên lipid được điều chế từ lipid rắn ở nhiệt độ cơ thể và được ổn định bằng chất nhũ hóa. SLN có kích thước submicron (dưới 1000 nm). Chúng có nhiều ưu điểm như tăng tính ổn định vật lý cho thuốc, dễ dàng sản xuất quy mô lớn bằng kỹ thuật đồng nhất hóa áp suất cao, khả năng tương thích sinh học và khả năng phân hủy sinh học cũng như hạn chế được các nhược điểm của các hệ thống mang thuốc trước đó. Do vậy nhằm cải thiện sinh khả dụng cũng như mở rộng nghiên cứu cải thiện hệ mang thuốc nano lipid rắn chứa hoạt chất berberin clorid, em đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu bào chế hạt nano lipid rắn chứa berberin clorid” với 2 mục tiêu chính như sau: 1
1. Bào chế hệ nano lipid rắn chứa berberin clorid và khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến kích thước tiểu phân, chỉ số phân bố kích thước tiểu phân và thế zeta của nano berberin. 2. Đánh giá một số đặc tính của hệ tiểu phân nano berberin đã bào chế được. . 2
Chương 1 - TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về berberin clorid 1.1.1 Công thức hóa học và tính chất hóa lý Berberin clorid (khối lượng phân tử: 371,81 g/mol) là một alcaloid thuộc nhóm isoquinolin, có thể dễ dàng chiết xuất từ thực vật hoặc tổng hợp hóa học. Hợp chất này thường được tìm thấy trong rễ, thân rễ, vỏ cây của những cây thuộc chi Berberis, Coptidis, Coscinium. Berberin đã được sử dụng từ lâu với tác dụng dược lý chính là điều trị tiêu chảy với hoạt tính kháng khuẩn phổ rộng [1]. Công thức hóa học Hình 1.1: Công thức hóa học của berberin clorid [5] Công thức phân tử: : C20H18NO4Cl Tên khoa học: 9,10-dimethoxy-5,6-dihydro[1,3]dioxolo[4,5-g] isoquino[3,2- a]isoquinolin-7-ium clorid dihydrat [5]. Tính chất vật lý: - Tinh thể hay bột kết tinh màu vàng, không mùi, vị đắng [5]. - Nhiệt độ nóng chảy: 193-196° C [7]. - Berberin phản ứng với ánh sáng và nhiệt [13]. - Độ tan: Berberin ít tan trong metanol, ít tan trong ethanol và rất ít tan trong nước; tuy nhiên, các dạng muối tương đối hòa tan hơn [5]. Cụ thể, dạng muối clorid tan trong nước ở tỉ lệ 1/500 và dạng muối sulfat dễ tan trong nước với tỉ lệ 1/30. Độ 3
tan trong nước của berberin phụ thuộc vào pH và có độ tan cao nhất ở pH xấp xỉ 7 [3,5]. Tính chất hóa học: - Hóa tính của N: Berberin có tính chất như một base yếu, tạo muối bằng cách thay thế nhóm OH. Việc tạo muối berberin không giống như các alcaloid khác mà muối tạo thành giống muối của hydroxyd kim loại, nghĩa là có loại phân tử nước. - Hóa tính của oxy: Berberin kém ổn định trong môi trường kiềm mạnh do dễ mở vòng tạo thành aldehyd (berberinal). - Hoạt tính mạch kép: Berberin có thể mất mạch kép nhân giữa tạo hydro alcaloid không màu [3]. 1.1.2 Tác dụng dược lý Trong y học cổ truyền, berberin là loại thuốc nam quen thuộc, được sử dụng rộng rãi để điều trị các bệnh tại chỗ đường tiêu hóa. Trong y học hiện đại, các nhà nghiên cứu đã chứng minh berberin có tác dụng sinh học như sau: - Kháng khuẩn: Berberin có phổ kháng khuẩn rộng với các loại vi khuẩn đường ruột như Staphylococcus aureus, Streptococcus hemolytique, trực khuẩn ho gà, thương hàn, phó thương hàn, lỵ,… Bên cạnh đó, berberin còn có tác dụng điều trị các bệnh nhiễm trùng đường ruột bằng cách ức chế sự tăng sinh của vi khuẩn Helicobacter pylori. Khi sử dụng, berberin không ảnh hưởng tới sự phát triển bình thường của hệ sinh vật đường ruột. Có thể phối hợp berberin với một số kháng sinh để hạn chế tác dụng không mong muốn đối với vi sinh vật đường ruột [2,25]. - Kháng nấm: Berberin có tác dụng kháng các loại vi nấm, nấm men, nấm candida và các đơn bào gây bệnh [3,9].Berberin có tác dụng kháng virus, kháng nấm (nấm men, nấm candida, vi nấm) và các đơn bào gây bệnh [3,9]. - Kháng viêm: Hoạt tính kháng viêm của berberin được thể hiện thông qua sự hoạt hóa của protein kinase kích hoạt AMP (AMPK) và ức chế NF-κB. Một số nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng của nano berberin đến hoạt động của SARS-CoV-2 bao gồm ức chế sự lây nhiễm và nhân lên của SARS-CoV-2, ức chế sự biểu hiện của các cytokine tiền viêm, từ đó giúp bảo vệ mô phổi tránh khỏi những tình trạng tổn thương [9,10]. 4
- Hạ đường huyết: Berberin được nghiên cứu cho thấy tác dụng điều trị bệnh đái tháo đường type 2 thông qua kích thích hoạt hóa adenosine monophosphate và hoạt hóa protein kinase [12]. - Bảo vệ tim mạch: Berberin là một tác nhân giảm cholesterol mới với cơ chế hoạt động khác biệt so với nhóm statin [13]. Berberin đã được chứng minh có tác dụng tốt trên nhiều bệnh tim mạch như giảm huyết áp, bảo vệ và giảm tổn thương tế bào cơ tim thông qua việc làm bền vững ti thể màng, giảm kích thước vùng bị nhồi máu, phòng ngừa huyết khối tĩnh mạch [11,15]. - Bảo vệ hệ thần kinh: Berberin có khả năng bảo vệ các tế bào thần kinh chống lại các rối loạn thoái hóa thần kinh [11]. Cơ chế của hoạt tính này bao gồm: ngăn ngừa tổn thương não và tăng cường nhận thức trực tiếp trong não, làm giảm các yếu tố nguy cơ như rối loạn chức năng trao đổi chất và các bệnh tim mạch, thận và gan. Trong quá trình thiếu máu não, berberin chống apoptosis, bảo vệ chống lại tổn thương tế bào thần kinh, cải thiện tuần hoàn máu não [3]. Tác dụng của berberin đối với các bệnh thoái hóa thần kinh như bệnh Alzheimer, bệnh Parkinson, bệnh Huntington đã nhận được sự quan tâm rộng rãi. Các nghiên cứu gần đây cho thấy rằng berberin có khả năng ức chế quá trình viêm thần kinh, oxy hóa và căng thẳng lưới nội chất, từ đó làm giảm tổn thương tế bào thần kinh [17]. - Chống trầm cảm: Hoạt tính chống trầm cảm của berberin được thể hiện thông qua điều khiển các amin sinh học của não như norepinephrine, serotonin, và dopamin, các thụ thể oxyd, và/hoặc thụ thể sigma [14]. - Chống ung thư: Berberine cho thấy tác dụng chống ung thư đối với nhiều loại ung thư, chẳng hạn như ung thư vú, phổi, dạ dày, gan, đại trực tràng, buồng trứng, cổ tử cung và tuyến tiền liệt. Các cơ chế hoạt động cơ bản bao gồm ức chế sự tăng sinh tế bào ung thư, ngăn chặn sự di căn, gây ra quá trình chết theo chương trình, kích hoạt quá trình tự thực và cải thiện tác dụng của thuốc chống ung thư [18,28]. 1.1.3 Dược động học Các nghiên cứu tiền lâm sàng đã chỉ ra rằng berberin có sinh khả dụng qua đường uống rất hạn chế (
gan và khả năng liên kết với protein huyết tương cao nên gây ức chế chuyển hóa ở gan, tương tác thuốc và phân bố toàn thân cơ thể[23,27]. Mặc dù có thể sử dụng berberin với liều lượng 5 mg/kg tiêm tĩnh mạch (IV) chắc chắn sẽ tránh được hàng rào đào thải ở ruột, nhưng vấn đề lâm sàng chính là thời gian bán hủy trong huyết tương rất ngắn (0,5 giờ ≤ t 1/2 < 1 giờ)[27]. 1.1.4 Một số nghiên cứu về nano berberin Trong một số nghiên cứu, người ta đã quan sát thấy tác dụng dược lý tốt hơn của berberin với các chất mang nano khác nhau. Tuy nhiên, cần tiến hành nhiều nghiên cứu hơn để áp dụng các hạt nano này trong lâm sàng [22]. Chất mang polyme Năm 2015, Lin và cộng sự đã chứng minh rằng hạt nano chitosan/heparin có tác dụng tăng cường ức chế của berberine đối với sự phát triển của H. Pylori với kích thước trung bình 175,2 ± 5,4 nm [25]. Các nghiên cứu hạt nano alginate cho thấy berberin ở dạng này hoạt động kháng khuẩn tốt hơn, điều trị lành vết thương với kích thước trung bình lần lượt là 71,18 nm và 278,15 nm [27,28]. Nghiên cứu của Kapoor năm 2014 cho kết quả hạt nano dextran (238 ± 18 nm) điều trị bệnh tiểu đường tốt hơn [29]. Chất mang lipid Các nghiên cứu về hạt nano lipid rắn chứa berberin với kích thước trung bình khoảng 81,42 ± 8,48 nm thể hiện các tác dụng như kiểm soát giải phóng berberin, tăng hoạt động chống khối u, cải thiện tình trạng gan nhiễmmỡ [32]. Berberin được mang trong các hạt cấu trúc nano lipid (NLC) có kích thước 189,3 ± 3,7 nm cải thiện sinh khả dụng và tăng nồng độ berberin trong máu, hoạt động chống chống ung thư gan tốt hơn [33]. Chất mang lipid có cấu trúc nano phủ selen với kích thước khoảng 160 nm cải thiện tác dụng hạ đường huyết và giải phóng berberin bền vững hơn [34]. Hạt nano micell (kích thước 36 ± 2,1 nm) giúp tăng cường sinh khả dụng đường uống, hiệu quả chống đái tháo đường tốt hơn [35]. Hạt nano liposome được điều chế với kích thước 121,6 ± 1,5 nm cải thiện hoạt động chống khối u, tăng tính ổn định trong máu [36,37]. Một số các chất mang khác Hạt nano silica (200 nm) và hạt nano dendrimer (100 – 200 nm) hoạt động chống ung thư tốt hơn [38,39]. Hạt nano graphene (15 – 300 nm) được báo cáo như 6
là một chiến lược mới để phân phối thuốc và thể hiện hoạt tính chống oxy hóa khử trong cơ thể [40]. Hạt nano vàng, hiệu quả bẫy cao hơn, đưa berberin sâu vào da [40]. Một hạt nano bạc sinh học được phát triển bởi Bhanumathi như một hệ thống phân phối thuốc mới cho berberin. Các nghiên cứu in vivo đã chứng minh rằng các hạt nano này có thể ngăn chặn sự phát triển của khối u [26]. Chất mang nano hydroxit kép nhiều lớp, một chất mang thuốc vô cơ mới đã được sử dụng bởi Djebbi để tăng cường hấp phụ và giải phóng berberin. Họ đã ổn định berberin trên hydroxit kép lớp magiê nhôm. Hoạt tính kháng khuẩn của hệ thống này đã được thử nghiệm với nhiều loại vi khuẩn khác nhau. Kết quả cho thấy hiệu quả kháng khuẩn cao hơn đối với S. aureus, P. aeruginosa và B. subtilus [22]. Trong một nghiên cứu của Zhanget, các chấm carbon mang berberin có đường kính 2 – 5 nm chứa lõi tinh thể carbon cao với không gian khoảng 0,33 nm. Các nghiên cứu bổ sung khác về hệ này cho thấy tác dụng hình ảnh sinh học và chống khối u của chúng [22]. Một chiến lược nâng cao hiệu quả điều trị của berberin đã được thực hiện bởi Pund và cộng sự. Trong đó, họ xây dựng hệ thống phân phối thuốc tự tạo nhũ tương nano berberin gồm: Capmul MCM, Acrysol K-150 và polyethylene glycol 400 [22]. 1.2 Giới thiệu về công nghệ nano Công nghệ nano là các công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo ứng dụng cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng các thao tác, điều khiển hình dáng, kích thước của vật chất đạt đến kích thước là nanomet (nm) hay nhỏ hơn 1 µm. Ứng dụng công nghệ nano vào y học đã mang lại nhiều tiến bộ đáng kể trong chẩn đoán và điều trị bệnh như là: hệ phân phối thuốc, chẩn đoán, sản xuất dược phẩm và các vật liệu sinh học [21]. Các hạt thuốc có kích thước nano giúp tăng sinh khả dụng dẫn đến nâng cao hiệu quả của các thuốc kém tan trong nước, tăng tính an toàn, giảm độc tính và tác dụng phụ của thuốc. Do kích thước nhỏ hơn và diện tích bề mặt lớn, các hạt nano thể hiện sự tăng cường độ hòa tan và do đó tạo ra sinh khả dụng vượt trội. Ngoài ra, tăng tác dụng nhắm mục tiêu, cải thiện sự ổn định kéo dài hạn sử dụng và bảo vệ khỏi các enzym phân hủy nội sinh khác là những ưu điểm khác của việc sử dụng các hạt nano trong khoa học phân phối thuốc [20]. Hiện nay các phương pháp bào chế tiểu phân nano được chia thành 3 nhóm: Từ dưới lên (Bottom – up); từ trên xuống (Top – down) và phương pháp kết hợp [21]. 7
Phương pháp từ trên xuống (Top – down) Gồm các phương pháp làm giảm kích thước tiểu phân có kích thước lớn thành các các tiểu phân nhỏ hơn bằng cách sử dụng các kỹ thuật khác nhau như nghiền, đồng nhất cắt cao, đồng nhất áp lực cao… Ưu điểm: Các phương pháp này không sử dụng dung môi độc hại, không thải chất thải ra môi trường, đơn giản và hiệu quả [4]. Nhược điểm: Cần năng lượng đầu vào cao và hạn chế trong kiểm soát kích thước tiểu phân, yêu cầu thời gian dài để giảm kích thước tiểu phân đến dưới 100nm. Phương pháp từ dưới lên (Bottom – up) Phương pháp này còn được gọi là phương pháp kết tụ bởi vì nguyên tắc áp dụng là tạo tiểu phân thuốc kết tụ từ dung dịch thuốc quá bão hòa, xảy ra khi tăng sự quá bão hòa của hệ bằng cách hóa hơi dung môi, giảm nhiệt độ hoặc trộn dung dịch với dung môi kết tủa dược chất. Ưu điểm: Phương pháp có nhiều ưu điểm như đơn giản, yêu cầu thiết bị đơn giản, ít năng lượng, có thể sử dụng cho thuốc kém bền với nhiệt. Nhược điểm: sử dụng dung môi hữu cơ gây ô nhiễm; chi phí sản xuất tốn kém và sự lắng đọng của các sản phẩm phụ độc hại trên bề mặt hạt nano trong quá trình tổng hợp đã cản trở ứng dụng của chúng trong các lĩnh vực y sinh và là một mối nguy hại cho môi trường. Vì lý do này, các phương pháp sinh tổng hợp không độc hại được ưu tiên phát triển hơn [21]. Phương pháp kết hợp Trong thực tế, sự kết hợp giữa hai phương pháp kể trên trong sản xuất công nghiệp quy mô lớn để tăng năng suất hoặc thu được các tiểu phân nano có kích thước dưới 100nm. Thường bắt đầu bằng phương pháp bottom-up để tạo hệ tiểu phân thô sau đó sử dụng phương pháp top-down với năng lượng cao để thu được tiểu phân nano thuốc [21]. 1.3 Khái quát về hạt nano lipid rắn 1.3.1 Giới thiệu chung Các hạt nano lipid rắn (SLN) là thế hệ đầu tiên của chất mang nano dựa trên lipid được điều chế từ lipid, là chất rắn ở nhiệt độ cơ thể và được ổn định bằng chất nhũ hóa. SLN có kích thước submicron (dưới 1000 nm) được phát triển như một hệ 8
thống phân phối thuốc đã được xem xét từ đầu thế kỷ 19 bởi giáo sư RH Müller từ Đức và giáo sư M. Gascon từ Ý [19,30]. Mỗi hạt nano lipid rắn có cấu tạo gồm một màng lipid đơn, bao quanh một lõi chứa cốt lipid rắn, dược chất nằm xen kẽ trong cốt lipid ở dạng hoà tan hoặc kết tinh. Kích thước trung bình của SLN nằm trong khoảng từ 40 – 1000 nm được phân tán trong nước hoặc trong một dung dịch chất diện hoạt thân nước [31]. Hình 1.2: Cấu tạo hạt nano lipid rắn (Surfactant layer: Lớp chất diện hoạt, Drug: Hoạt chất, Solid lipid: Lipid rắn) Các thành phần chung bao gồm (các) lipid rắn, (các) chất hoạt động bề mặt và nước. Thuật ngữ lipid được sử dụng ở đây theo nghĩa rộng và bao gồm chất béo trung tính (ví dụ: tristearin), một phần glycerit, axit béo (ví dụ: axit stearic), steroid (ví dụ: cholesterol) và sáp (ví dụ: cetyl palmitat) rắn ở cả nhiệt độ phòng và nhiệt độ cơ thể con người. SLN cũng chứa các chất hoạt động bề mặt và chất đồng hoạt động bề mặt khác nhau để tăng cường độ ổn định trong khoảng nồng độ từ 0,5% đến 5% [16,19]. 1.3.2 Ưu nhược điểm của hạt nano lipid rắn 1.3.2.1 Ưu điểm của hạt nano lipid rắn: SLN được phát triển vào đầu những năm 1990 và cho đến ngày nay, chúng vẫn được coi là hệ thống vận chuyển thuốc đầy hứa hẹn nhờ những ưu điểm như: độ ổn định vật lý cao, bảo vệ các dược chất kém bền, kiểm soát giải phóng dược chất (giải phóng nhanh hoặc duy trì), dung nạp tốt (đặc biệt thích hợp khi sử dụng cho các chế phẩm hấp thu qua da và niêm mạc), có thể phối hợp cả dược chất thân nước và thân dầu, tránh được việc sử dụng dung môi hữu cơ, dễ dàng mở rộng quy mô sản xuất [30,35]. Cải thiện sinh khả dụng và dung nạp tốt 9
Hạt nano lipid rắn cũng mang đầy đủ các đặc tính của hạt thuốc có kích thước nano như: kích thước nhỏ tăng độ hòa tan của dược chất và các tế bào của hệ thống lưới nội mô không bắt giữ các hạt có kích thước từ 50–200 nm, do đó bỏ qua quá trình lọc của gan và lá lách nên dẫn đến tăng sinh khả dụng. Ngoài ra hạt nano lipid rắn sử dụng thành phần là lipid tương thích sinh lý nên có khả năng tương thích sinh học và phân hủy sinh học chính vì thế được các nhà nghiên cứu đánh giá là an toàn [16,30]. Do sự hiện diện của lipid rắn và các hạt nano có kích thước dưới micron, SLN cho thấy ít độc tính hơn và dễ dàng đạt được sự giải phóng bền vững [19]. Kiểm soát giải phóng dược chất SLN mang lại lợi thế là giải phóng có mục tiêu (giải phóng nhanh hoặc duy trì) và có kiểm soát vì bề mặt của lipid rắn có thể dễ dàng điều chỉnh bằng các phối tử và polyme phù hợp [22]. Bảo vệ các dược chất kém bền Việc kết hợp các phân tử thuốc vào ma trận lipid rắn của SLN mang lại sự ổn định chống lại sự biến đổi hóa học và các yếu tố môi trường, giúp bảo vệ các dược chất nhạy cảm khỏi sự phân hủy quang hóa, oxy hóa và hóa học, giảm khả năng rò rỉ thuốc. Hơn nữa, cả thuốc ưa nước và không ưa nước đều có thể dễ dàng kết hợp vào chất nền lipid rắn [19,30]. Khắc phục hạn chế của các hệ mang thuốc khác Các chất mang thuốc dạng keo như micell, nhũ tương nano, huyền phù nano, hạt nano polyme và liposome có thể khắc phục nhiều vấn đề liên quan đến độ hòa tan. Tuy nhiên, các hệ thống phân phối thuốc này có liên quan đến một số nhược điểm như tính ổn định vật lý hạn chế, kết tụ, rò rỉ thuốc khi bảo quản, thiếu phương pháp sản xuất quy mô lớn được kiểm soát chất lượng và hiệu quả về chi phí, có dư lượng dung môi hữu cơ trong sản phẩm cuối cùng, và gây độc tế bào. Chính vì thế SLN xuất hiện với nhiều ưu điểm như bảo vệ thuốc chống lại các điều kiện môi trường khắc nghiệt, dễ dàng sản xuất quy mô lớn bằng kỹ thuật đồng nhất hóa áp suất cao, khả năng tương thích sinh học và khả năng phân hủy sinh học do thành phần lipid tương thích sinh lý thường được coi là an toàn [16,30]. Nói chung, các hạt nano lipid là hệ thống phân phối thuốc tiềm năng có nhiều ưu điểm so với các chất mang nano khác. 1.3.2.2 Nhược điểm của hạt nano lipid rắn 10