Nghiên cứu bào chế bột hít phân phối curcumin đến phổi

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

11
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Nghiên cứu bào chế bột hít phân phối curcumin đến phổi trình bày nghiên cứu tạo dạng bột hít chứa curcumin bằng phương pháp phun sấy, tiến tới nghiên cứu ứng dụng trong điều trị các bệnh viêm ở đường hô hấp.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu bào chế bột hít phân phối curcumin đến phổi

Nghiên cứu Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số 6 * 2021 NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ BỘT HÍT PHÂN PHỐI CURCUMIN ĐẾN PHỔI Phạm Đình Duy1, Lê Xuân Trường1, Cao Đình Hoàng1 TÓM TẮT Mục tiêu: Nghiên cứu tạo dạng bột hít chứa curcumin bằng phương pháp phun sấy, tiến tới nghiên cứu ứng dụng trong điều trị các bệnh viêm ở đường hô hấp. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu: Khảo sát tìm công thức giúp hòa tan tốt curcumin và ổn định cho phun sấy thông qua đánh giá độ tan, độ trong và độ lắng. Công thức dịch phun và các thông số quy trình phun sấy được tối ưu hóa bằng phần mềm Design-Expert với mô hình thực nghiệm Taguchi. Kết quả: Công thức dịch chứa curcumin tan tốt, ổn định và phù hợp cho phun sấy gồm các thành phần curcumin, Lipoid S100, Poloxamer 407, leucin, hỗn hợp cồn : nước tỷ lệ 1 : 20 và curcumin chiếm 0,03%. Mô hình thực nghiệm Taguchi gồm 9 công thức đã được thiết lập. Qua quá trình phân tích dữ liệu thực nghiệm, phần mềm Design-Expert đề xuất các công thức tối ưu với các chỉ số mong muốn (desirability) khác nhau. Công thức có chỉ số mong muốn cao nhất (0,933) được lựa chọn, với tỷ lệ chất rắn: leucin là 1:2, nồng độ chất rắn của dịch phun là 4 g/L, áp suất phun 0,3 MPa và tốc độ cấp dịch là 5 mL/phút. Kết quả phổ nhiễu xạ tia X của curcumin và bột khô cho thấy curcumin trong bột tồn tại chủ yếu ở dạng vô định hình. Sự so sánh giản đồ nhiệt vi sai của curcumin và bột khô curcumin cùng phân tích phổ hồng ngoại cho thấy có sự tương tác giữa curcumin, Lipoid S100 và leucin. Kết luận: Đề tài đã nghiên cứu bào chế được dạng bột hít chứa curcumin với các đặc tính khí động học và hình thái học đạt yêu cầu, là cơ sở để nghiên cứu sâu hơn và tiến tới đánh giá hiệu quả điều trị về mặt lâm sàng. Từ khóa: bột khô hít, curcumin, phun sấy, khí động học ABSTRACT PREPARATION OF INHALABLE DRY POWDER CONTAINING CURCUMIN Pham Dinh Duy, Le Xuan Truong, Cao Dinh Hoang * Ho Chi Minh City Journal of Medicine * Vol. 25 - No. 6 - 2021: 46 - 54 Objective: The study aims at formulating inhalable dry powders containing curcumin by spray-drying method toward apply in the treatment of inflammatory diseases in the respiratory tract. Method: The formula that curcumin exists in good solubility state and stabilizes in spray-drying process is selected through visual evaluation of solubility, clarity and sediment formation. The formulation then is optimized by Design-Expert software with a Taguchi experimental model. Finally, the optimal formula will be verified by experments and investigated physicochemical properties. Results: The liquid formulation that is suitable for spray drying includes curcumin, Lipoid S100, Poloxamer 407, leucine, ethanol: water ratio of 1: 20 and curcumin ratio is 0.03%. The Taguchi experimental model with 9 formulas has been established. Based on analysis of variance ANOVA, Design-Expert software proposed optimal formulas with different desirabilities. The formula with the highest desired desirability (0.933) is chosen, with 1:2 for solid: leucine ratio, 4 g/l for fluid concentration, 0.3 MPa for spray pressure and 5 ml/min for feed rate. Results of X-ray diffraction of curcumin and dry powders show that curcumin in powders exists mainly in amorphous form. The comparison between DSC curves of curcumin and curcumin-dry powders and the analysis of IR shows an interaction among curcumin, Lipoid S100 and leucine. Conclusion: The study has prepared curcumin-loaded dry powder inhalers with satisfactory aerodynamic Khoa Dược, Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh 1 Tác giả liên lạc PGS.TS.DS. Phạm Đình Duy ĐT: 0908832827 Email: pdduy@ump.edu.vn 46 B - Khoa Học Dược
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số 6 * 2021 Nghiên cứu and morphological characteristics. This result is the basis for further study and clinical efficacy assessment. Key words: dry powder inhalers, curcumin, spray-drying ĐẶT VẤNĐỀ ĐỐI TƯỢNG- PHƯƠNG PHÁP NGHIÊNCỨU Curcuminoid là tên gọi cho một nhóm các Nguyên liệu hợp chất phenolic được phân lập từ thân rễ cây Curcumin đạt tiêu chuẩn USP 36 (Ấn Độ); Nghệ (Curcuma longa L.), họ Zingiberaceae. Lipoid S100 (Đức), Poloxamer 407 (Trung Quốc), Trong đó, curcumin nổi bật với nhiều hoạt tính leucin (Mỹ), ethanol tuyệt đối (Việt Nam) và nước sinh học đa dạng như làm lành vết thương, tác cất 2 lần (Việt Nam) đạt TCCS. Phần mềm Design động trên hệ tiêu hóa, hệ tim mạch, chống huyết Expert® phiên bản 11.0.4.0 (Stat - Ease, Inc., Mỹ). khối, chống khối u, tác động trên chuyển hóa Phương pháp nghiên cứu lipid và nổi bật nhất là tác dụng kháng viêm(1). Khảo sát thành phần dịch phun sấy Ngày nay, quá trình công nghiệp hóa làm Thành phần của dịch phun sấy bao gồm: môi trường trở nên ô nhiễm hơn, chất lượng curcumin, leucin, Lipoid S100, Poloxamer 407 và không khí xuống thấp dễ gây ra nhiều bệnh hô ethanol tuyệt đối. Các công thức dịch chứa hấp liên quan đến viêm như dị ứng, hen suyễn, curcumin được trình bày ở Bảng 1. Pha chế từng viêm phế quản và nhất là bệnh phổi tắc nghẽn công thức trên, cho vào ống đong 100 ml, để yên mạn tính. Việc ứng dụng khả năng kháng viêm trong 30 phút (ban đầu). Tiến hành đánh giá độ của curcumin để điều trị các bệnh lý viêm ở trong và độ lắng (ban đầu và sau 6 giờ). đường phổi là rất hứa hẹn vì dược chất này đã được dùng lâu đời; tính an toàn cao, không có Độ trong độc tính khi sử dụng liều 8 g/ngày(2). Tiến hành theo Phụ lục 9.2 Dược điển Việt Để đưa thuốc được vào phổi thì dạng Nam V (xác định độ trong của dung dịch). Quy bột hít có nhiều ưu điểm như thân thiện môi ước: không đục quá hỗn dịch đối chiếu I: hoàn trường do thiết kế không có khí đẩy; cách toàn; không đục quá hỗn dịch đối chiếu II: trung dùng không phức tạp như dạng hít định bình; không đục quá hỗn dịch đối chiếu III: ít; liều (MDI); công thức ổn định hơn dạng hít không đục quá hỗn dịch đối chiếu IV: không. định liều hay thuốc xông hít do không chứa Độ lắng dung môi lỏng(3) . Do đó, đề tài này được Tiến hành gạn phần cắn dưới đáy, sấy đến thực hiện nhằm mục đích bào chế bột hít khối lượng không đổi. Tính phần trăm khối phân phối curcumin đến phổi bằng phương lượng cắn đã lắng so với tổng khối lượng đã sử pháp phun sấy. dụng (%mlắng). Bảng 1. Các công thức khảo sát dịch phun sấy Thành phần (%) Công thức Curcumin Leucin Lipoid S100 Poloxamer 407 Ethanol tuyệt đối Nước cất 2 lần F1 0,03 0,9 0 0 0 vđ 100 F2 0,03 0,9 0 0 5 vđ 100 F3 0,03 0,9 0 0 10 vđ 100 F4 0,03 0,9 0,14 0 5 vđ 100 F5 0,03 0,9 0,14 0,28 5 vđ 100 Thiết kế, tối ưu hóa công thức và thông số thông số cố định gồm: tốc độ cấp khí nóng 120 phun sấy m3/ giờ, nhiệt độ đầu vào 160 oC; các thông số Quá trình phun sấy được tiến hành trên thay đổi bao gồm: nồng độ chất rắn của dịch thiết bị Pilotech YC-500 (Shanghai Pilotech, phun, tỷ lệ chất rắn/leucin, tốc độ bơm dịch, áp Trung Quốc). Trong quá trình vận hành, các suất phun. Hiệu suất của quá trình phun sấy được tính theo công thức sau: B - Khoa Học Dược 47
Nghiên cứu Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số 6 * 2021 Phân tích phổ hồng ngoại FT-IR Tiến hành đo phổ hồng ngoại bằng máy Thiết kế mô hình thực nghiệm Tensor 27 (Bruker Optics, Đức) ở số sóng 4000 – Mô hình Taguchi mảng trực giao 400 cm-1. (orthogonal arrays) được sử dụng trong thiết kế Hình thái học qua kính hiển vi điện tử quét thực nghiệm để giảm thiểu số thí nghiệm cần (SEM) thực hiện. Thiết kế thực nghiệm dựa trên 4 biến Đánh giá bằng kính hiển vi điện tử quét độc lập bao gồm tỷ lệ chất rắn/leucin; nồng độ Hitachi S4800 (Hitachi, Nhật Bản) dưới điện chất rắn của dịch phun (g/l); áp suất phun sấy trường 10 kV, khoảng cách tiêu cự 7,9 mm. (MPa); tốc độ cấp dịch (ml/phút) và 5 biến phụ Đo kích thước tiểu phân bột thuộc bao gồm hiệu suất phun sấy (%); phần Xác định bằng trắc vi thị kính của kính hiển trăm bột thuốc thoát ra khỏi nang (hiệu suất vi Olympus CH20 (Olympus, Nhật Bản) với độ thoát - EF) (%); kích thước khí động học trung phóng đại 400 lần. bình (median mass aerodynamic diameter - MMAD) (µm); tỷ lệ bột mịn (fine-particle Đánh giá đặc tính khí động học của bột fraction - FPF) (%) và kích thước tiểu phân (µm). thành phẩm Thiết lập hệ thống khí động học Andersen Tối ưu hóa công thức Cascade Impactor (TPK 2000, Copley Scientific, Dữ liệu thực nghiệm được phân tích phương Anh). Điều chỉnh lưu lượng không khí qua dụng sai (ANOVA), giá trị p-value cũng như độ chính cụ 60 ± 5 L/phút. Chuẩn bị ống hít để sử dụng xác tương thích để xác định sự ảnh hưởng của (Aerolizer®, Novartis, Thụy Sĩ). Cân bột sau khi từng biến độc lập lên các biến phụ thuộc. Từ đó phun sấy, cho vào viên nang hydroxy propyl tối ưu hóa công thức các biến độc lập ảnh hưởng methyl cellulose cỡ số 4 (LGA, Pháp), đặt viên nang vào ống hít, mỗi lần thử nghiệm dùng 2 đến quá trình phun sấy để đạt được kết quả theo viên. Kiểm tra các thông số áp suất, lưu lượng mong muốn. khí của máy chân không, các mối nối giữ máy Đánh giá đặc tính lý hóa của bột thành phẩm bơm chân không. Bật máy bơm trong 5 giây. Phân tích phổ nhiễu xạ tia X Tiến hành tương tự với viên thứ 2. Cân lại viên nang sau thử nghiệm để tính hiệu suất thoát Tiến hành phân tích trong phạm vi góc từ EF% của bột: 2 2θ đến 80o2θ trên thiết bị D8–ADVANCE o (Bruker Corporation, Mỹ), với điện áp gia tốc 40 kV, cường độ dòng 40 mA, bức xạ Cu–Kα (dùng tấm lọc Ni), tốc độ quét 0,02o 2θ/0,5 giây. Xác định lượng bột được giữ lại trên mỗi tầng khí động học của thiết bị thử nghiệm. Từ đó, tính Phân tích giản đồ nhiệt vi sai khối lượng bột tích lũy và phần trăm tích lũy qua Phân tích bằng máy phân tích nhiệt Q20 mỗi tầng. Xây dựng đồ thị tương quan giữa phần (TA Instruments, Mỹ), chương trình nhiệt trăm khối lượng bột tích lũy qua mỗi tầng và kích 30 °C - 350 °C, cân bằng nhiệt ở 30 °C, tốc độ thước lỗ của mỗi tầng. Đường kính khí động học trung bình (MMAD) của tiểu phân trong bột nhiệt thay đổi 10 °C/ phút. Xác định nhiệt độ được xác định từ đồ thị là kích thước tiểu phân bắt đầu nóng chảy, đỉnh nóng chảy và suy ra từ đường chiếu ở mốc 50% khối lượng bột enthanpy của quá trình chuyển đổi (ΔH) đối tích lũy. Tỷ lệ bột mịn (FPF) được tính bằng cách với mỗi mẫu đo. nội suy từ đồ thị là tỉ lượng bột thoát ra khỏi nang 48 B - Khoa Học Dược
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số 6 * 2021 Nghiên cứu với lượng bột tương ứng với đường kính khí Kết quả thiết kế thực nghiệm được trình bày động học ≤ 5 µm. trong Bảng 3. KẾT QUẢ Tối ưu hóa công thức Kết quả khảo sát thành phần dịch phun sấy Phân tích phương sai để đánh giá mức độ Bảng 2. Kết quả khảo sát công thức dịch phun sấy ảnh hưởng của các biến độc lập đến các biến phụ %mlắng (%) thuộc và ý nghĩa của mô hình tổng thể. Kết quả Công thức Độ trong Ban đầu Sau 6 giờ phân tích được trình bày trong Bảng 4. F1 - 92,44 ± 3,15 92,44 ± 5,18 F2 - 61,33 ± 7,02 85,56 ± 4,02 Giá trị p-value của mô hình tổng thể lên F3 + 60,89 ± 7,31 83,33 ± 3,33 cả 5 biến phụ thuộc đều < 0,05, cho thấy tổng F4 ++ 39,78 ± 5,75 59,78 ± 8,01 thể các biến độc lập đều ảnh hưởng có ý F5 +++ 6,89 ± 2,78 20,67 ± 3,71 nghĩa thống kê lên từng biến phụ thuộc. Giá - Không; + Ít; ++ Trung bình; +++ Hoàn toàn trị độ chính xác tương thích đo tỷ lệ giữa ‘tín Kết quả khảo sát các tính chất của dịch phun hiệu’ và ‘nhiễu’, tỷ lệ này > 4 được xem là được thể hiện ở Bảng 2. Thành phần dịch phun của công thức F5 được sử dụng cho quá trình tối phù hợp. Sự chênh lệch của các giá trị R2 ưu hóa ở giai đoạn tiếp theo. Lượng leucin thay hiệu chỉnh và R2 dự đoán đều nhỏ hơn 0,2 đổi theo từng thực nghiệm. nên mô hình được xem là phân tích và dự Kết quả thiết kế, tối ưu hóa công thức và thông đoán hợp lý. Từ đó cho thấy mô hình đã số phun sấy thiết kế có ý nghĩa về mặt thống kê và có thể dùng để tối ưu hóa các biến độc lập. Thiết kế mô hình thực nghiệm Bảng 3. Dữ liệu thực nghiệm của mô hình Taguchi L9 Công thức A B C D R1 R2 (n=3) R3 (n=3) R4 (n=3) R5 (n=3) 1 1:2 4 0,30 7 14,37 69,43±5,27 6,53±0,76 38,49±1,53 1,65±0,12 2 1:3 3 0,30 3 16,00 94,44±2,36 6,58±0,35 37,62±2,37 1,68±0,23 3 1:2 3 0,24 5 21,33 96,12±3,52 7,28±0,52 33,52±2,87 1,81±0,18 4 1:4 2 0,30 5 15,20 98,19±3,68 5,68±0,24 43,82±3,13 1,43±0,16 5 1:3 4 0,18 5 23,67 78,27±4,23 8,04±0,57 30,51±2,45 2,03±0,32 6 1:2 2 0,18 3 14,58 91,32±5,36 8,42±0,45 28,06±1,76 2,13±0,28 7 1:3 2 0,24 7 18,21 70,81±5,52 7,78±0,33 31,06±2,84 1,96±0,19 8 1:4 4 0,24 3 17,33 98,16±2,13 7,40±0,27 32,57±1,58 1,5±0,25 9 1:4 3 0,18 7 17,00 75,67±3,65 9,29±0,41 26,00±1,15 2,27±0,34 A: tỷ lệ chất rắn/leucin; B: nồng độ chất rắn của dịch phun (g/l); C: áp suất phun sấy (MPa); D: tốc độ cấp dịch (ml/phút); R1: hiệu suất phun sấy (%); R2: hiệu suất thoát EF (%); R3: kích thước khí động học trung bình (µm); R4: tỷ lệ bột mịn (%); R5: kích thước tiểu phân (µm) Bảng 4. Kết quả phân tích phương sai các biến phụ thuộc Yếu tố R1 R2 R3 R4 R5 Tổng bình phương 35,16 962,03 9,55 242,03 0,53 Độ tự do 4 4 6 4 4 Độ lệch chuẩn 0,62 3,41 0,052 1,41 0,06 F-value 22,93 20,66 579,68 30,45 37,08 Mô hình tổng thể 0,0138 0,016 0,0017 0,003 0,0069 A - - - - - p-value B 0,0234 - 0,0161 - - C 0,0093 0,0675 0,0007 0,0013 0,0034 D - 0,0067 0,0048 0,0493 0,0517 R2 0,9683 0,9650 0,9994 0,9682 0,9802 R2 hiệu chỉnh 0,9261 0,9183 0,9977 0,9364 0,9537 R2 dự đoán 0,7984 0,7408 0,9884 0,839 0,8434 Độ chính xác tương thích 13,688 10,632 78,136 15,12 16,047 B - Khoa Học Dược 49
Nghiên cứu Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số 6 * 2021 Kết quả ảnh hưởng của biến độc lập lên biến Điều kiện ràng buộc cho biến số và kết quả tối phụ thuộc ưu hóa Khuynh hướng và mức độ ảnh hưởng của Để phần mềm Design Expert thực hiện tối ưu hóa các thông số từ kết quả thực nghiệm, các biến độc lập lên hiệu suất phun, hiệu suất cần ràng buộc các biến độc lập trong khoảng thoát, kích thước khí động học trung bình, tỷ giới hạn và đặt mục tiêu cụ thể cho các biến lệ bột mịn, kích thước tiểu phân lần lượt được phụ thuộc. Các điều kiện này được thể hiện thể hiện ở Hình 1 (R1, R2, R3, R4 và R5). trong Bảng 5. Bảng 5. Điều kiện ràng buộc cho các biến số Biến số Mục tiêu Khoảng giới hạn Biến số Mục tiêu Khoảng giới hạn A Cố định 1:2 R1 Trong khoảng giới hạn 14,37 – 23,67 (%) B Trong khoảng giới hạn 2 - 4 (g/l) R2 Lớn nhất 69,43 – 98,19 C Trong khoảng giới hạn 0,18 - 0,30 (MPa) R3 Tiến tới nhỏ nhất 5,68 – 6,50 D Trong khoảng giới hạn 3 – 7 (ml/phút) R4 Lớn nhất 26,00 – 43,82 Kết quả tối ưu của các thông số và công thức lần lượt là 0,06%, 0,48% và 0,02%). Kết quả trung được phần mềm Design Expert lựa chọn dựa bình hiệu suất thoát, đường kính khí động học trên điều kiện ràng buộc và mức độ mong trung bình, tỷ lệ bột mịn và kích thước tiểu phân muốn. Kết quả được trình bày trong Bảng 6. đều nằm trong khoảng dự đoán (độ tin cậy 95%) Kết quả thực nghiệm kiểm chứng của mô hình. Kết quả kiểm định 3 lô tối ưu và các giá trị dự Bảng 6. Kết quả tối ưu các thông số của bột phun sấy đoán từ phần mềm Design-Expert được thể hiện Thông số Giá trị trong Bảng 7. Tỷ lệ chất rắn/leucin 1/2 Bảng 7 cho thấy chỉ số đường kính khí động Nồng độ chất rắn của dịch phun (g/l) 4 học trung bình, tỷ lệ bột mịn và kích thước tiểu Áp suất phun (MPa) 0,3 Tốc độ cấp dịch (ml/phút) 5 phân có sự lặp lại tốt giữa 3 lô kiểm chứng (CV% (R1) (R2) (R4) (R3) (R5) HìnhHình ảnh 1. Sự 1. ảnh hưởng Sựhưởng của các các độc củabiến biếnlậpđộclênlậphiệu lên hiệu suất phun suất phun (R1);(R1); hiệu hiệu suất suất thoátthoát (R2);(R2); Hình kích 1. Sự kích thước ảnh thước khí hưởng khí động củatrung động học các biến học độc(R3); trung bình lập lên bình tỷhiệu (R3); suất tỷ lệ bột phun (R1);(R4) bột (R4) lệmịn mịn hiệu và suấtthước và kích thoátthước kích (R2); kích tiểuthước tiểu phân phân khí (R5). động (R5). Điều kiện ràng buộc cho họcbiến trungsốbình và (R3); bộtưu tỷ lệtối kết quả mịnhóa (R4) và kích thước tiểu phân (R5) 50 B - Khoa Học Dược
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số 6 * 2021 Nghiên cứu Bảng 7. Kết quả kiểm nghiệm 3 lô kiểm chứng Giá trị trung bình của các chỉ tiêu kiểm nghiệm Lô R1 (%) R2 (%) R3 (µm) R4 (%) R5 (µm) 1 20,33 93,24 5,76 43,56 1,51 2 22,67 91,02 5,82 43,12 1,48 3 25,33 96,15 5,67 44,28 1,46 Trung bình 22,78 93,47 5,75 43,65 1,48 Hệ số biến thiên CV (%) 2,04 2,10 0,06 0,48 0,02 Dự đoán 14,05 95,16 5,70 42,41 1,47 Khoảng dự đoán (độ tin cậy 95%) 12,44 - 15,66 86,87 - 103,46 5,50 - 5,89 39,49 - 45,33 1,32 - 1,61 Kết quả đánh giá đặc tính lý hóa độ đỉnh đã giảm đi đáng kể so với mẫu nguyên liệu ban đầu. Kết quả phân tích phổ nhiễu xạ tia X Kết quả được trình bày ở Hình 2 cho thấy Phổ hồng ngoại biến đổi (FT-IR) phổ nhiễu xạ tia X của curcumin nguyên liệu có Có sự khác biệt về các đỉnh ở phổ FT-IR nhiều đỉnh đặc trưng với cường độ lớn ở 8,64°, của curcumin nguyên liệu và bột thành phẩm 14,5°, 17,22°, 23,2°, 24,31°, 25,62°. Trong khi mẫu (Hình 4). bột thành phẩm phun sấy có mật độ và cường (a) (b) Hình 2. Phổ nhiễu xạ tia X của (a) curcumin nguyên liệu và (b) bột phun sấy Kết quả phân tích giản đồ nhiệt vi sai (a) (b) Dòng nhiệt Dòng nhiệt (W/g) (W/g) Nhiệt độ Nhiệt độ (°C) (°C) Hình 3. Giản đồ nhiệt vi sai của (a) curcumin nguyên liệu và (b) bột phun sấy (a) (b) (c) Hình 4. Phổ FTIR của curcumin, bột phun sấy và leucin B - Khoa Học Dược 51
Nghiên cứu Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số 6 * 2021 Hình thái học qua SEM dễ lắng đọng ở bình hứng (cyclon) giúp tăng hiệu suất. Tuy nhiên, việc tiếp tục tăng nồng độ Hình ảnh SEM cho thấy các tiểu phân bột chất rắn trong dịch phun làm độ nhớt của dịch tồn tại dưới dạng hình cầu hoặc hình đĩa lõm ở phun tăng lên từ đó ngăn cản sự bay hơi nước giữa (Hình 5). trên các giọt tiểu phân phun sấy, dẫn đến các hạt tiểu phân phun sấy ẩm hơn và dễ bám dính vào thành buồng phun và đường dẫn nên làm giảm hiệu suất phun. Bên cạnh đó, khi áp suất phun tăng từ 0,18 MPa lên 0,24 MPa làm tăng hiệu suất phun, nhưng khi tăng lên 0,30 MPa thì lại giảm. Điều này là do tăng áp suất phun lên giúp tiểu phân bột phun sấy nhỏ hơn, đủ để di (a) (b) chuyển đến và lắng tại bình hứng, tuy nhiên nếu Hình 5. Hình ảnh SEM của bột phun sấy dưới độ áp suất phun cao quá thì hạt bột trở nên quá nhỏ phóng đại x2000 (a) và x10000 (b) không lắng kịp vào bình hứng và đi vào đường BÀNLUẬN ống thải và bị thải ra ngoài làm giảm hiệu suất. Khảo sát thành phần dịch phun sấy Hiệu suất thoát Curcumin ở F1 không tan, dịch phân tán bị Việc tăng áp suất phun từ 0,18 MPa lên lắng ngay từ đầu với mức độ rất nhiều. Sự hiện 0,30 MPa làm tăng hiệu suất thoát. Điều này có diện của ethanol tuyệt đối ở công thức F2 và F3 thể là do tăng áp suất phun thì thu được bột mịn giúp cải thiện độ tan, độ trong và độ lắng so với và khô hơn nên dễ dàng thoát ra khỏi vỏ nang F1. Cả F2 và F3 không cho thấy sự khác biệt hơn khi thử khí động học. Trong khi đó, tăng tốc đáng kể về kết quả khảo sát độ lắng (ban đầu và độ cấp dịch sẽ làm giảm hiệu suất thoát của bột sau 6 giờ) khi thay đổi tỷ lệ ethanol tuyệt đối từ khi thử khí động học. Vì tốc độ bơm càng tăng 5% lên 10%, do đó lượng cồn 5% ở công thức F2 với lưu lượng khí sấy không đổi sẽ dẫn tới các được lựa chọn cho các khảo sát tiếp theo. Thành hạt có kích thước lớn hơn do năng lượng tạo giọt phần Lipoid S100 ở F4 giúp gia tăng độ tan, độ dịch phun thấp hơn(4). trong và giảm mức độ lắng so với F2. Việc bổ Kích thước khí động học trung bình (MMAD) sung thêm Poloxamer 407 ở công thức F5 cho kết Tăng nồng độ chất rắn trong dịch phun từ quả đánh giá tốt nhất (curcumin tan hoàn toàn, 2 g/l lên 3 g/l làm tăng MMAD, nhưng khi tăng dịch trong, không bị lắng lúc ban đầu và lắng ít lên 4 g/l thì lại giảm, tuy nhiên việc tăng giảm sau 6 giờ), nên các thành phần cho công thức này không đáng kể. MMAD và FPF có liên quan phun sấy được chọn theo công thức này. mật thiết (r = -0,98), bột mịn càng nhiều thì Kết quả thiết kế, tối ưu hóa công thức và thông MMAD của bột sẽ càng nhỏ và ngược lại. Trong số phun sấy khi đó, việc tăng nồng độ chất rắn không có ảnh hưởng đến tỷ lệ bột mịn. Bên cạnh đó, việc tăng Kết quả ảnh hưởng của biến độc lập lên biến áp suất phun làm giảm MMAD. Điều này được phụ thuộc giải thích vì tăng áp suất phun thì giọt dịch phun Hiệu suất phun ra càng mịn và khô nên bột thu được càng mịn, Việc tăng nồng độ chất rắn trong dịch phun từ đó giúp giảm MMAD của bột khi tiến hành từ 2 g/l lên 3 g/l làm tăng hiệu suất phun, nhưng thử khí động học. Việc tăng tốc độ cấp dịch từ 3 khi tăng lên 4 g/l thì hiệu suất phun lại giảm. Kết ml/phút lên 5 ml/phút làm giảm MMAD không quả này là do khi tăng nồng độ chất rắn của dịch đáng kể, tuy nhiên khi tăng lên 7 ml/phút thì làm phun thì lượng bột khi phun sấy nhiều hơn nên MMAD tăng nhiều. Nhìn chung việc tăng tốc độ 52 B - Khoa Học Dược
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số 6 * 2021 Nghiên cứu cấp dịch làm tăng MMAD vì giọt dịch phun ra cứu sâu hơn nhằm làm giảm MMAD để thích lớn hơn nên dẫn đến kích thước bột thu được hợp ứng dụng trong điều trị các bệnh ở phổi. cũng lớn hơn nên sẽ tăng MMAD khi thử khí Kết quả đánh giá đặc tính lý hóa động học cho bột, kết quả này cũng phù hợp với Kết quả phân tích phổ nhiễu xạ tia X nghiên cứu của Billon (2000) và Stahl (2002)(4). Nhiễu xạ tia X là kỹ thuật dùng để xác định Tỷ lệ bột mịn (FPF) cấu trúc tồn tại của vật liệu tinh thể. Mật độ và Sự thay đổi về FPF có tính tương quan thuận cường độ các đỉnh trong phổ XRD thể hiện mức với áp suất phun. Lí do là vì tăng áp suất phun độ kết tinh của dược chất(7). Kết quả cho thấy làm giọt dịch phun ra nhỏ hơn nên dẫn đến kích phổ nhiễu xạ tia X của curcumin nguyên liệu có thước bột thu được cũng nhỏ nên sẽ làm tăng tỷ nhiều đỉnh đặc trưng với cường độ lớn ở 8,64°, lệ bột mịn trong thử nghiệm khí động học của 14,5°, 17,22°, 23,2°, 24,31°, 25,62°, chứng tỏ bột. Kết quả này cũng phù hợp với nghiên cứu curcumin tồn tại chủ yếu ở dạng kết tinh. Kết của Patel và cộng sự (2009)(5). Khi tốc độ cấp dịch quả này tương tự với nghiên cứu của Francesco tăng từ 3 ml/phút lên 5 ml/phút làm tăng FPF, cùng cộng sự (2010) về phổ nhiễu xạ tia X của khi tăng lên 7 ml/phút thì FPF lại giảm, tuy curcumin(8). Trong khi mẫu bột thành phẩm nhiên khoảng dao động không đáng kể. phun sấy có mật độ và cường độ đỉnh đã giảm Kích thước tiểu phân đi đáng kể so với mẫu nguyên liệu ban đầu, Tăng áp suất phun làm giảm kích thước tiểu đồng thời không còn các đỉnh đặc trưng ở 8,64°, phân. Khi tăng áp suất phun làm giọt dịch phun 14,5°, 17,22°. Điều này cho thấy phần lớn ra nhỏ hơn nên dẫn đến làm giảm kích thước curcumin trong bột thành phẩm có thể đã chuyển sang trạng thái vô định hình. tiểu phân bột thu được. Tăng tốc độ cấp dịch từ 3 ml/phút lên 5 ml/phút làm giảm kích thước Kết quả phân tích giản đồ nhiệt vi sai tiểu phân, khi tăng lên 7 ml/phút thì kích thước Phân tích nhiệt quét vi sai (DSC) là công cụ tiểu phân lại tăng, tuy nhiên khoảng dao động nhiệt động lực học dùng để đánh giá trực tiếp sự không đáng kể. hấp thu năng lượng nhiệt xảy ra ở một mẫu trong phạm vi tăng hoặc giảm nhiệt độ quy Kết quả thực nghiệm kiểm chứng định. DSC thường được sử dụng để xác định Hệ số biến thiên của 3 lô kiểm chứng về hiệu nhiệt độ chuyển nhiệt của các chất trong dung suất phun và hiệu suất thoát khoảng 2% (lần dịch, chất rắn hoặc huyền phù(9). Giản đồ nhiệt vi lượt là 2,04% và 2,1%), và giá trị trung bình của sai của bột thành phẩm không có đỉnh nóng hiệu suất phun nằm ngoài khoảng dự đoán. chảy ở vị trí tương tự curcumin nguyên liệu, Nguyên nhân có thể do quá trình phun sấy đồng có sự khác biệt về enthanpy. Điều này có lượng bột dính thành thay đổi nhiều giữa các lần thể do curcumin trong thành phẩm bột phun sấy thực hiện nên hiệu suất có sự biến thiên mạnh. có sự chuyển dạng sang trạng thái vô định hình. Đối với các chế phẩm phân phối thuốc đến Sự chuyển trạng thái kết tinh của curcumin do phổi, kích thước tiểu phân là một trong các tạo thành phức hợp với phospholipid đã được thông số ảnh hưởng lớn đến hiệu quả điều trị. ghi nhận ở nghiên cứu của Kuntal Maiti và cộng Trong đó, việc xác định MMAD cho phép dự sự. Giản đồ nhiệt vi sai của hỗn hợp trộn vật lý đoán đặc tính di chuyển đến các cấu trúc khác giữa curcumin và phosphatidyl cholin vẫn cho nhau của phổi. Các tiểu phân có kích thước < 5 các đỉnh nóng chảy đặc trưng của từng thành µm cho khả năng lắng đọng tốt tại phế nang(6). phần. Trong khi đó, giản đồ nhiệt vi sai của Thực nghiệm kiểm chứng cho thấy bột thành phức hợp curcumin-phospholipid mất đi đỉnh phẩm có MMAD là 5,75 ± 0,06 µm, cần nghiên nóng chảy và nhiệt độ chuyển pha của mỗi B - Khoa Học Dược 53
Nghiên cứu Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 25 * Số 6 * 2021 nguyên liệu(10). Thông tin về trạng thái kết tinh curcumin là có triển vọng trong điều trị. Tuy thu được từ giản đồ DSC cho kết quả tương nhiên, cần nghiên cứu sâu hơn để giảm kích đồng với phổ nhiễu xạ tia X đã nêu trên. thước khí động học trung bình của bột xuống Phổ hồng ngoại biến đổi (FT-IR) dưới 5 µm để có thể lắng đọng tốt hơn trong phổi. Phổ FT-IR của curcumin cho đỉnh đặc trưng TÀI LIỆU THAM KHẢO tại bước sóng 3423 cm-1 là vùng dao động của 1. Gujral ML, Chowdhury NK, Saxena PN (1953). The effect of certain indigenous remedies on the healing of wounds and nhóm phenol -OH. Ngoài ra còn có đỉnh tại bước ulcers. Journal of Indian Medical Association, 22(7):273-276. sóng 1726 cm-1 (dao động của nhóm C=O), đỉnh 2. Aggarwal BB, Harikumar KB (2009). Potential therapeutic tại 1628 cm-1 (dao động của liên kết C=C), đỉnh effects of curcumin, the anti-inflammatory agent, against neurodegenerative, cardiovascular, pulmonary, metabolic, tại 1281 cm-1 (liên kết C-O của nhóm acetyl). Phổ autoimmune and neoplastic diseases. International Journal of FTIR của bột phun sấy không còn đỉnh đặc Biochemistry & Cell Biology, 41(1):40–59. 3. Martin JT, Anthony JH (2005). Dry powder inhaler formulation. trưng của curcumin tại bước sóng 3423 cm-1, Respiratory Care, 50(9):1209-1227. cũng như “vùng dấu vân tay” (1600 cm-1 đến 4. Ahmad Z, Ahmad BA, Luis P, Tim F, Emmet O, Gavin W 1100 cm-1) có sự thay đổi đỉnh, điều này chứng tỏ (2019). Spray drying of pharmaceuticals and biopharmaceuticals: Critical parameters and experimental đã có sự tương tác trên nhóm chức C=O và process optimization approaches. European Journal of nhóm chức C-O của nhóm acetyl của curcumin Pharmaceutical Sciences, 127:300-318. với các chất khác trong dạng bột thành phẩm. 5. Patel RP, Patel MP, Suthar AM (2009). Spray drying technology: an overview. Indian Journal of Science and Technology, 2(10):44-47. Hình thái học qua SEM 6. Dinh-Duy P, Elias F, Nicolas T (2015). Pulmonary drug delivery systems for tuberculosis treatment. International Journal of Thành phần leucin trong công thức dịch Pharmaceutics, 478:517-529. phun đóng vai trò giá mang, tạo dạng hình đĩa 7. Sima F, Ristoscu C, Duta L, Gallet O, Anselme K, Mihailescu IN lõm cho tiểu phân bột phun sấy. Dạng hình thái (2016). Laser thin films deposition and characterization for biomedical applications. In: Rui Vilar. Laser Surface học này tương đồng với các nghiên cứu về bột Modification of Biomaterials, 1st ed, pp.77-125. Woodhead phun sấy có sử dụng leucin làm chất mang(11). Publishing, United Kingdom. 8. Donsì F, Wang Y, Li J, Huang Q (2010). Preparation of curcumin Tuy nhiên, do lượng chất rắn chiếm tỷ lệ cao so sub-micrometer dispersions by high-pressure homogenization. với giá mang (tỷ lệ chất rắn: leucin = 1:2) nên một Journal of Agricultural and Food Chemistry, 58:2848–2853. phần lượng chất rắn chưa được bắt giữ trên giá 9. Gill D, Moghadam TT, Ranjbar B (2010). Differential scanning calorimetry techniques: applications in biology and nanoscience. mang và tạo thành các tiểu phân bột có dạng Journal of Biomolecular Techniques, 21(4):167-193. hình cầu. 10. Kuntal M, Kakali M, Arunava G, Bishnu PS, Pulok KM (2007). Curcumin–phospholipid complex: Preparation, therapeutic KẾT LUẬN evaluation and pharmacokinetic study in rats. International Đề tài đã bào chế được dạng bột hít chứa Journal of Pharmaceutics, 330:155–163. 11. Barbara L, Dolores RS, Peter O, William , Sandrine M, Anne curcumin phân phối đến phổi bằng phương pháp MH, Frederic T (2019). Use of leucine to improve aerodynamic phun sấy. Các thông số của công thức dịch phun properties of ciprofloxacin-loaded maltose microparticles for inhalation. European Journal of Pharmaceutical Research, 1(1):2-11. sấy cũng như của quá trình phun sấy đã được tối ưu hóa bằng phần mềm Design-Expert với mô hình thực nghiệm Taguchi. Kết quả khảo sát đặc tính lý hóa cho thấy curcumin trong thành phẩm Ngày nhận bài báo: 15/12/2020 tồn tại chủ yếu ở trạng thái vô định hình. Với Ngày phản biện nhận xét bài báo: 11/09/2021 những kết quả đạt được, dạng bột hít chứa Ngày bài báo được đăng: 20/12/2021 54 B - Khoa Học Dược