Nghiên cứu
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 24 * Số 6 * 2020
B - Khoa học Dược
68
LIÊN QUAN NHÂN QUẢ VÀ TỐI ƯU HÓA
CÔNG THỨC VIÊN NÉN NGẬM THƯỜNG XUÂN
Nguyễn Đức Hạnh1, Phan Thị Mỹ Hoàng1, Đỗ Quang Dương1, Nguyễn Trường Huy2
TÓM TẮT
Mở đầu: Thường xuân là dược liệu được chứng minh tính hiệu quả trong điều trị ho. Đề tài được thực hiện
nhằm mục tiêu nghiên cứu mối liên quan nhân quả và tối ưu hóa công thức viên nén ngậm chứa 15 mg cao khô
lá Thường xuân điều chế bằng phương pháp dập thẳng.
Đối tượng và phương pháp: Khảo sát loại và tỷ lệ tá dược hút (Florite, Cab-O-sil, CSD) để điều chế cao
khô từ cao lỏng Thường xuân. Các mẫu cao khô sau khi điều chế được so sánh tỷ trọng trước gõ, tỷ trọng sau gõ,
góc nghỉ và tốc độ chảy. Chọn mẫu cao khô Thường xuân phù hợp để nghiên cứu điều chế viên nén ngậm bằng
phương pháp dập thẳng. 10 công thức thiết kế theo mô hình D-optimal được thực hiện để xây dựng mối liên quan
nhân quả và tối ưu hóa công thức viên nén ngậm Thường xuân. Ba biến độc lập được chọn khảo sát gồm %
mannitol, % PEG 8000 và % instant gum. Bốn biến phụ thuộc gồm độ biến thiên khối lượng viên, thời gian rã,
độ cứng và độ mài mòn của viên. Chọn công thức viên nén ngậm Thường xuân với yêu cầu đạt độ biến thiên
khối lượng viên và độ mài mòn ở mức tối thiểu, đồng thời viên có thời gian rã và độ cứng tối đa.
Kết quả: Trong số các mẫu cao khô Thường xuân được điều chế, mẫu cao khô có tỷ lệ cao lỏng (quy về hàm
lượng rắn) và tá dược Florite là 1:1 có lưu tính vượt trội nên được lựa chọn để bào chế viên nén ngậm Thường
xuân bằng phương pháp dập thẳng. Ba biến độc lập có ảnh hưởng đáng kể đến bốn biến phụ thuộc. Công thức tối
ưu được thiết lập và kiểm chứng ở quy mô 150 viên với tỉ lệ mannitol, PEG 8000 và instant gum lần lượt là
15%, 10% và 21%. Độ biến thiên khối lượng viên, độ cứng, độ rã và độ mài mòn của viên nén ngậm công thức
tối ưu lần lượt là 0,676%, 84,20 N, 31,46 phút và 0,573%.
Kết luận: Viên nén ngậm chứa cao khô lá Thường xuân được bào chế thành công ở quy mô 150 viên bằng
phương pháp dập thẳng. Công thức tối ưu có tiềm năng trong nghiên cứu nâng cấp cỡ lô điều chế viên nén ngậm
chứa 15 mg cao khô Thường xuân.
Từ khóa: viên nén ngậm, dập thẳng, tối ưu hóa, phần mềm BCPharSoft OPT, cao khô lá Thường xuân
ABSTRACT
CAUSE – EFFECT RELATIONS AND OPTIMIZATION OF LOZENGES
CONTAINING EXTRACT OF IVY LEAF
Nguyen Duc Hanh, Phan Thi My Hoang, Do Quang Duong, Nguyen Truong Huy
* Ho Chi Minh City Journal of Medicine * Vol. 24 - No. 6 - 2020: 68 - 76
Background: Hedera helix L. has been reported its efficacy in cough treatment. The study aimed at the
cause-effect relations and optimization of lozenge formula containing 15 mg dried ivy leaf extract prepared by
direct compression method.
Methods: Different types and ratios of absorbents (Florite, Cab-O-sil, CSD) were employed for the dry ivy
extract preparation from ivy liquid extract. The prepared dry ivy extracts were compared their bulk and tape
densities, angles of repose and flow rates to select the suitable sample for lozenge preparation by direct
compression method. 10 formulations according to D-optimal model were carried out to study cause-effect
relations to and optimize the formula of lozenges. Three independent variables were selected including %
1Khoa Dược, Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh
2Khoa Dược, Đại học Tôn Đức Thắng
Tác giả liên lạc: TS. Nguyễn Đức Hạnh ĐT: 0913576748 Email: duchanh@ump.edu.vn
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 24 * Số 6 * 2020
Nghiên cứu
B - Khoa học Dược
69
mannitol, % PEG 8000 and % instant gum. Four dependent variables were the weight variation, disintegration
time, hardness and friability of the tablets. The formulation of ivy lozenge was optimzied at the silutaneous
conditions of lowest weight variation, lowest friability, longest disintegration time and highest hardness.
Results: Among the prepared ivy dried extracts, the sample using Florite as absorbent with the liquid extract
(calculated by solid content): absorbent ratio at 1: 1 possessed the best flowability and was selected for further
study on lozenge preparation. All three independent variables significantly affected the four dependent variables.
The lozenge formula was optimized at the mannitol, PEG 8000 and instant gum ratios of 15%, 10% and 21%,
respectively. The optimal formulation was verified on the batch scale of 150 tablets. The weight variation,
hardness, disintegration time and friability of the optimal lozenge tablets were at 0.676%, 84.20 N, 31.46 min and
0.573%, respectively.
Conclusions: The ivy lozenges were successfully prepared on the batch scale of 150 tablets by direct
compression method. The optimal formula showed its potential on further upscaling study.
Keywords: lozenge, direct compression, optimization, cause-effect relations, BCPharSoft OPT
software, ivy leaf
ĐẶT VẤN ĐỀ
Thường xuân (Hedera helix L.) là một dược
liệu đã được chứng minh hiệu quả trong điều trị
ho(1,2). Hiện nay, hơn 80% chế phẩm trị ho trên
thị trường ở Đức chứa chiết xuất từ dược liệu
Thường xuân(3). Viên ngậm là một trong những
dạng bào chế được sử dụng rộng rãi trên thị
trường bởi lý do dễ bảo quản, sử dụng và phù
hợp với nhiều đối tượng đặc biệt là trẻ em,
người lớn tuổi và bệnh nhân bị chứng khó nuốt.
Ưu điểm của viên ngậm chứa chiết xuất Thường
xuân trong điều trị ho là sự lưu giữ lâu dược
chất tại khoang miệng, làm tăng tác dụng giãn
phế quản, giảm chất nhầy của hoạt chất
hederacoside C – loại saponin cho tác dụng
chính trong dược liệu Thường xuân(4). Phương
pháp dập thẳng trong điều chế viên nén ngậm là
phương pháp có nhiều ưu điểm như tiết kiệm
thời gian, không gian, chí phí sản xuất, quy trình
đơn giản và ổn định dược chất. Vì vậy, việc
nghiên cứu điều chế cao khô Thường xuân làm
nguyên liệu dập thẳng và việc xây dựng công
thức viên nén ngậm Thường xuân là cần thiết.
ĐỐI TƯỢNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nguyên liệu
Cao lỏng lá Thường xuân (hàm lượng chất
rắn 20% kl/kl), được kế thừa của nhóm
nghiên cứu (đạt TCCS). Dược liệu Thường xuân
được cung cấp bởi nhà thuốc Tân Nam Xương
(TP. Hồ Chí Minh). Tá dược Pearlitol 200SD,
Neosorb P60W và magie stearat được cung cấp
bởi công ty Brenntag Việt Nam. PEG 8000 và
instant gum được cung cấp bởi công ty TNHH
TM & DV Ánh Sáng Châu Á. CSD (syloids)
được cung cấp bởi công ty Grace (Mỹ). Cab-O-
Sil do công ty Cabot Corporation (Mỹ) cung cấp.
Florite được mua từ công ty Tomita
Pharmaceutical (Nhật) thông qua công ty TNHH
TM & DV Ánh Sáng Châu Á.
Phương pháp điều chế các mẫu cao khô
Thường xuân
Cao lỏng lá Thường xuân (hàm lượng chất
rắn 20% kl/kl) được trộn đều với các loại tá
dược hút khác nhau (CSD, Cab – O – Sil,
Florite) với tỉ lệ cao lỏng (quy về hàm lượng
rắn) và tá dược được khảo sát là 1:1, 1:2, 1:4
(Bảng 1). Hỗn hợp cao lỏng Thường xuân và tá
dược hút được sấy ở nhiệt độ 60 ± 2 ℃ trong
2,5 giờ. Các mẫu cao sau khi sấy đạt độ ẩm
dưới 5% và được rây qua rây 0,3 mm.
Bảng 1. Các mẫu cao khô Thường xuân được điều chế
Tá dược hút
1:4
1:2
1:1
Florite
F 1-4
F 1-2
F 1-1
Syloid
CS 1-4
CS 1-2
-
Cab – O – Sil
CA 1-4
CA 1-2
-
(-): mẫu không được điều chế
Nghiên cứu
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 24 * Số 6 * 2020
B - Khoa học Dược
70
Phương pháp xác định lưu tính các mẫu cao
khô Thường xuân
Tỷ trọng trước gõ, sau gõ, tốc độ chảy và góc
nghỉ của các mẫu cao khô Thường xuân được
xác định theo hướng dẫn của USP 41(5). Cân
chính xác khoảng 30 g (ghi nhận giá trị khối
lượng m) cao khô Thường xuân, cho chảy qua
phễu trên máy Copley Scientific (BEP2, Anh).
Xác định chiều cao (h) và đường kính (d) của
khối bột hình nón và ghi nhận thời gian chảy (t)
của khối bột. Mỗi thử nghiệm lặp lại 3 lần. Góc
nghỉ (α) và tốc độ chảy (v) được xác định bằng
công thức: tanα = 2h/d và v=m/t.
Phương pháp chụp hình SEM các mẫu cao
khô Thường xuân
Mẫu bột được phân tán mỏng trên đế mẫu,
gạt bỏ các hạt dư và tiến hành phủ dẫn điện bằng
máy PELCO 91000 (Ted Pella, Inc., Redding,
California). Chụp hình mẫu bằng kính hiển vi
điện tử quét SEM (Scanning electron microscope)
trên máy JEOL (JSM - IT100, Tokyo, Japan).
Phương pháp điều chế viên nén ngậm chứa cao
khô Thường xuân
Cân cao khô Thường xuân (mẫu được chọn)
và các tá dược mannitol, sorbitol, PEG 8000 ở các
tỷ lệ xác định theo công thức thiết kế (Bảng 3). Tỷ
lệ magie stearat được cố định ở mức 3% và tá
dược sorbitol được bổ sung vừa đủ khối lượng
mỗi viên 600 mg. Trộn cao khô Thường xuân,
PEG 8000, mannitol, sorbitol, instantgum đến
đồng nhất và trộn thêm magie stearat ở giai
đoạn cuối. Hỗn hợp bột sau khi trộn đều được
dập thành viên nén bằng phương pháp dập
thẳng trên máy dập viên tâm sai (Pharmatest
apparatebau Gmbh, Riva mini press, Đức). Các
thông số máy dập viên được duy trì không đổi
trong suốt quá trình thực hiện các công thức.
Mỗi thử nghiệm được tiến hành trên quy mô 150
viên (khoảng 100 g bột).
Phương pháp xác định độ đồng đều khối
lượng, độ cứng, độ mài mòn, độ rã của viên
Độ đồng đều khối lượng được thử theo quy
định của Dược Điển Việt Nam V(6). Độ cứng, độ
mài mòn và độ rã của viên được xác định theo
hướng dẫn của USP 41(5).
Độ cứng được tiến hành với 10 viên, ghi nhận
lực làm vỡ viên nén qua đường kính của viên. Độ
rã (tiến hành trên 6 viên) được tiến hành bằng
cách cho mỗi viên nén vào một ống thử và xác
định thời gian rã hoàn toàn của từng viên trong
nước cất ở nhiệt độ 37 ± 2oC. Độ mài mòn được
xác định bằng cách ghi nhận sự thay đổi khối
lượng của 12 viên trước và sau thử nghiệm mài
mòn (100 vòng quay). Độ đồng đều khối lượng:
cân riêng khối lượng từng viên (số lượng viên cân
là 20 viên), ghi nhận khoảng chênh lệch khối
lượng viên so với khối lượng trung bình viên.
Nghiên cứu mối liên quan nhân quả và tối ưu
hóa công thức viên nén ngậm Thường xuân
Các thông số các biến độc lập và biến phụ
thuộc được trình bày trong Bảng 2.
Bảng 2. Giá trị các biến độc lập và biến phụ thuộc
Biến độc lập
Mức 1
Mức 2
Mức 3
X1: % mannitol
5
15
-
X2: % PEG 8000
10
15
-
X3: % instant gum
10
20
30
Biến phụ thuộc
Điều kiện ràng buộc
Y1: Độ biến thiên khối lượng viên (%)
Tối thiểu
Y2: Độ cứng (N)
Tối đa
Y3: Độ rã (phút)
Tối đa
Y4: Độ mài mòn (%)
Tối thiểu
Thiết kế 10 thí nghiệm theo mô hình D-
optimal bằng phần mềm Design Expert (version
6.0.6, Stat–Ease Inc., Minneapolis, Mỹ). Thiết kế
gồm 10 công thức (F1-F10), các thí nghiệm được
tiến hành lặp lại 3 lần và xác định giá trị trung
bình ± độ lệch chuẩn. Dữ liệu sẽ được phân tích
bằng phần mềm BCPharSoft OPT (Việt Nam) để
nghiên cứu mối liên quan nhân quả giữa các biến
độc lập và các biến phụ thuộc và tối ưu hóa công
thức. Công thức tối ưu sẽ được kiểm chứng bằng
thực nghiệm lặp lại 3 lần và so sánh thống kê với
dữ liệu đã dự đoán bằng phần mềm.
KẾT QUẢ
Lưu tính các mẫu cao khô Thường xuân
Tỷ trọng trước gõ và sau gõ các mẫu cao khô
Thường xuân
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 24 * Số 6 * 2020
Nghiên cứu
B - Khoa học Dược
71
Trong các mẫu cao khô Thường xuân thu
được, mẫu CA 1-2 có tỷ trọng trước gõ và sau gõ
cao nhất. Cùng một loại tá dược hút nhưng khi tỉ
lệ cao lỏng (quy về hàm lượng rắn) tăng thì tỷ
trọng cao khô tăng (Hình 1). Điều này có thể giải
thích do lượng cao hấp phụ trên 1 hạt tá dược
nhiều hơn làm cho tỷ trọng của hạt lớn hơn.
Cùng một tỉ lệ cao lỏng (quy về hàm lượng
rắn) – tá dược nhưng giữa các mẫu cao khô
Thường xuân có sự khác biệt về tỷ trọng, có thể
được giải thích bởi lý do khả năng hấp phụ của
mỗi tá dược khác nhau và tỷ trọng của mỗi tá
dược cũng khác nhau. Khả năng hấp phụ này
phụ thuộc vào tính chất, cấu trúc của các hạt tá
dược. Tá dược Florite có thể hút lượng cao ở tỉ lệ
cao lỏng (quy về hàm lượng rắn): tá dược là 1-1.
Hình 1. Tỷ trọng trước gõ và tỷ trọng sau gõ
của các mẫu cao khô Thường xuân (n = 3)
Tốc độ chảy và góc nghỉ các mẫu cao khô
Thường xuân
Trong các mẫu cao khô Thường xuân chỉ có
mẫu cao F1-2, CA 1-2 và F 1-1 có thể chảy qua
phễu trong thử nghiệm đánh giá góc nghỉ và tốc
độ chảy (Hình 2).
Mẫu F 1-1 có tốc độ chảy nhanh nhất trong
3 mẫu và lượng tá dược hút sử dụng ở tỉ lệ
thấp nhất. Như vậy, mẫu F 1-1 là mẫu cao
khô tiềm năng để điều chế viên nén ngậm
Thường xuân bằng phương pháp dập thẳng.
Cả 3 mẫu cao khô Thường xuân đều có góc
nghỉ trong khoảng chảy rất tốt theo USP(5). Mẫu
cao CA 1- 2 tuy có tỷ trọng cao nhất nhưng tốc
độ chảy lại thấp nhất và góc nghỉ lại lớn nhất
trong 3 mẫu.
Hình dạng và kích thước của các mẫu cao khô
Thường xuân
Ở tỷ lệ cao: tá dược hút là 1:2, tất cả các mẫu
cao thu được đều ở dạng bột mịn. Hình SEM cho
thấy tất cả các mẫu cao khô này đều có bề mặt gồ
ghề (Hình 3).
Như vậy, cao lỏng Thường xuân có thể được
hấp phụ vào bên trong cấu trúc xốp của ba tá
dược hút khảo sát. Trong ba mẫu cao khô
Thường xuân ở cùng một tỷ lệ cao: tá dược là 1:2,
mẫu CA 1-2 có kích thước lớn nhất (50 – 75 µm),
mẫu F 1-2 có kích thước nhỏ hơn (30 – 50 µm) và
mẫu CS 1-2 có kích thước nhỏ nhất (5 – 10 µm).
Khi tăng tỷ lệ cao: tá dược hút lên 1:1, chỉ có
mẫu cao khô Thường xuân sử dụng tá dược hút
Florite (F 1-1) cho bột cao khô tơi. Hình 4 cho
thấy mẫu cao F1-1 ở mức phóng đại x2000 vẫn
còn các lỗ trống trên bề mặt hạt Florite, chứng tỏ
tá dược Florite trong mẫu F1-1 vẫn còn có thể
hấp phụ thêm cao Thường xuân. Như vậy, cấu
trúc tinh thể hình cánh hoa của Florite có thể hấp
phụ được lượng cao Thường xuân lớn.
Mặt khác, mẫu F 1-1 có lưu tính tốt, lượng
tá dược hút sử dụng ít nhất nên mẫu F 1-1 được
chọn làm mẫu cao khô Thường xuân để tiếp tục
điều chế viên nén ngậm bằng phương pháp
dập thẳng.
(a)
(b)
Hình 2. Tốc độ chảy (a) và góc nghỉ (b)
của các mẫu cao khô Thường xuân (n = 3)
Nghiên cứu
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 24 * Số 6 * 2020
B - Khoa học Dược
72
CA 1-2 (x500)
CS 1-2 (x5000)
F 1-2 (x500)
Hình 3. SEM của các mẫu cao khô Thường xuân ở tỷ lệ cao: tá dược hút là 1:2
F1-1 (x2000)
Florite (x2500)
Hình 4. SEM của mẫu cao F 1-1 và tá dược Florite
Mối liên quan nhân quả giữa tá dược và tính
chất viên nén
Dữ liệu thực nghiệm ở Bảng 3 được dùng
làm dữ liệu đầu vào cho phần mềm BC PharSoft
OPT để xác định mối liên quan nhân quả và tối
ưu hóa công thức viên nén.
Các biểu đồ bề mặt đáp ứng ba chiều (3D)
cho thấy 2 biến độc lập cùng lúc tác động vào 1
biến phụ thuộc khi biến thứ 3 được giữ cố định,
giúp hiểu rõ hơn về mối quan hệ nguyên nhân -
kết quả giữa các biến độc lập và phụ thuộc.
Bảng 3. Dữ liệu 10 công thức thực nghiệm
Công
thức
Biến độc lập
Biến phụ thuộc
X1 (%)
X2 (%)
X3 (%)
Y1 (%)
Y2 (N)
Y3 (phút)
Y4 (%)
F1
15
10
20
0,70 ± 0,01
91,9 ± 0,4
29,59 ± 0,36
0,53 ± 0,03
F2
5
15
30
0,65 ± 0,03
64,8 ± 0,1
28,40 ± 0,17
0,87± 0,02
F3
15
15
30
1,04 ± 0,07
57,2 ± 1,1
32,55 ± 0,49
0,84 ± 0,04
F4
15
10
10
1,10 ± 0,07
183,2 ± 3,9
30,89 ± 0,43
0,39 ± 0,02
F5
5
15
20
1,22 ± 0,10
99,3 ± 0,7
29,10 ± 1,21
0,59 ± 0,03
F6
15
10
30
0,68 ± 0,06
65,7 ± 0,1
29,92 ± 0,19
0,80 ± 0,01
F7
5
15
10
0,75 ± 0,12
134,3 ± 1,3
23,78 ± 0,82
0,46 ± 0,02
F8
5
10
10
1,15 ± 0,03
133,2 ±1,4
23,21 ± 0,57
0,47 ± 0,01
F9
15
15
10
1,10 ± 0,10
98,4 ± 0,6
22,11 ± 0,29
0,60 ± 0,03
F10
5
10
20
0,68 ± 0,02
93,7 ± 0,4
24,43 ± 0,60
0,55 ± 0,04
Y = giá trị trung bình ± SD
Mô hình hóa Điều kiện: