Nghiên cứu bào chế nhũ tương nano nhỏ mắt diclofenac bằng thiết bị phân cắt tốc độ cao

TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 1-2013<br /> <br /> NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ NHŨ TƢƠNG NANO NHỎ MẮT<br /> DICLOFENAC BẰNG THIẾT BỊ PHÂN CẮT TỐC ĐỘ CAO<br /> Đặng Thị Hiền*; Nguyễn Hồng Vân*; Nguyễn Thị Phượng*; Nguyễn Trần Linh*<br /> TÓM TẮT<br /> Nhũ tương nano (NTN) nhỏ mắt chứa axít diclofenac được bào chế từ hỗn hợp gồm pha dầu,<br /> pha nước, chÊt diÖn ho¹t (CDH), chÊt ®ång diÖn ho¹t (CĐDH), chất tăng thấm và hệ đệm nhờ thiết<br /> bị phân cắt tốc độ cao. Ảnh hưởng của các thành phần trong NTN và thông số kỹ thuật đến một số<br /> tính chất hóa - lý và giải phóng dược chất in vitro được đánh giá bằng thiết kế thí nghiệm cổ điển và<br /> mạng neuron nhân tạo. Theo mô hình thiết kế thí nghiệm, đã bào chế được 30 mẫu NTN. Loại và<br /> lượng các thành phần trong công thức NTN, tốc độ và thời gian khuấy được lựa chọn là biến<br /> độc lập. Kích thước tiểu phân, chỉ số đa phân tán, thế zeta và % dược chất giải phóng được lựa<br /> chọn là biến phụ thuộc. Sự thay đổi thành phần nhũ tương, tốc độ và thời gian khuấy ảnh hưởng có<br /> ý nghĩa thống kê đến đặc tính hóa - lý và giải phóng dược chất từ NTN.<br /> * Từ khóa: Diclofenac; Nhũ tương nano; Nhỏ mắt.<br /> <br /> FORMULATION OF OPHTHALMIC DICLOFENAC<br /> NANOEMULSIONS USING HIGH SHEAR<br /> STIRRING HOMOGENIZER<br /> Summary<br /> Ophthalmic diclofenac nanoemulsions were prepared from diclofenac acid, water and oil phase,<br /> surfactants, cosurfactants, penetration enhancers, buffers using high shear stirring homogenizer. The<br /> influences of nanoemulsion components and preparing parameters on the in vitro drug releases were<br /> evaluated using the classical experimental design and artificial neural network. As model formulations,<br /> 30 kinds of nanoemulsions were prepared. The kinds and amounts of components, stirring speed<br /> and time were selected as independent variables. The particle size, polydispersity index, zeta potential<br /> and percentages of active ingredients released were considered as dependent variables. The changes<br /> in the nanoemulsion components, stirring speed and time influenced significantly the release rates of<br /> active ingredients from nanoemulsions.<br /> * Key words: Diclofenac; Nanoemulsion; Ophthalmic.<br /> <br /> * Trường Đại học Dược Hà Nội<br /> Chịu trách nhiệm nội dung khoa học: GS. TS. Nguyễn Liêm<br /> PGS. TS. Nguyễn Văn Minh<br /> <br /> 7<br /> <br /> TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 1-2013<br /> <br /> ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Các chế phẩm thuốc nhỏ mắt với hệ cấp<br /> thuốc thường dùng có sinh khả dụng thấp và<br /> hiệu quả điều trị chưa cao, người bệnh phải<br /> nhỏ một liều thuốc lớn hoặc phải nhỏ nhiều<br /> lần mỗi ngày [2, 3].<br /> Diclofenac là dẫn chất của axít phenylacetic,<br /> thuộc nhóm thuốc chống viêm non-steroid, ức<br /> chế chọn lọc COX-2 hơn COX-1, có tác dụng<br /> chống viêm, giảm đau và hạ sốt mạnh.<br /> Diclofenac dùng cho mắt trên thị trường mới<br /> chỉ có ở dạng dung dịch với nồng độ 0,1%,<br /> tác dụng rất ngắn, vì vậy, bệnh nhân phải nhỏ<br /> ít nhất 3 - 5 lần/ngày cho mỗi chỉ định điều trị<br /> [4].<br /> NTN là một hệ cấp thuốc mới, được chứng<br /> minh rất thích hợp dùng cho mắt; được hình<br /> thành bởi sự phân tán của dầu - nước, ổn<br /> định do có sự tham gia của CDH, CĐDH [1, 5,<br /> 6]. Với nhiều ưu điểm hơn dạng thuốc nhỏ mắt<br /> dung dịch thông thường, nên chúng tôi chọn<br /> NTN nhằm bào chế một dạng thuốc nhỏ mắt<br /> mới cho diclofenac có khả năng duy trì giải<br /> phóng thuốc hằng định trên giác mạc, kéo dài<br /> thời gian tác dụng của thuốc, thấm sâu hơn<br /> vào các lớp trong cấu trúc của mắt nhằm tăng<br /> hiệu quả điều trị và giảm số lần dùng thuốc<br /> mỗi ngày.<br /> NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP<br /> NGHIÊN CỨU<br /> 1. Nguyên liệu nghiên cứu.<br /> Axít diclofenac (Trung Quốc), tween 80<br /> (Singapore), cremophor RH40 (Pháp), span<br /> 80 (Singapore), isopropyl myristat - IPM<br /> (Singapore), transcutol HP (Pháp), miglyol<br /> (BASF), axít hydrocloric (Trung Quốc),<br /> propylen glycol - PG (Việt Nam), hydroxy<br /> propyl methyl cellulose (Trung Quốc),<br /> benzalkonium clorid (Nhật Bản), axít boric<br /> <br /> 8<br /> <br /> (Trung Quốc), axít phosphoric (Merck), natri<br /> dihydrophosphat (Trung Quốc), dinatri<br /> hydophosphat (Trung Quốc), natri hydroxyd<br /> (Trung Quốc), methanol (Merck), glycerin<br /> (Trung Quốc), natri clorid (Trung Quốc), nước<br /> cất (Việt Nam).<br /> 2. Phƣơng pháp nghiên cứu.<br /> * Phương pháp bào chế NTN:<br /> Hòa tan hoàn toàn dược chất, CDH thân<br /> dầu, CĐDH - transcutol HP vào dung môi pha<br /> dầu, đun nóng tới 60 - 65oC. Hòa tan CDH<br /> thân nước, CĐDH thân nước, hệ đệm và các<br /> tá dược tan trong nước khác vào nước cất,<br /> đun nóng tới 65 - 70oC. Sử dụng máy phân<br /> cắt EmulsiFlex - C5 (tốc độ: 10.000 - 16.000<br /> vòng/phút, thời gian: 5 - 10 phút) đồng nhất<br /> hóa nhũ tương. Điều chỉnh pH và thể tích. Lọc<br /> tiệt khuẩn qua màng cellulose acetat 0,2 µm.<br /> Đóng gói, dán nhãn, hoàn chỉnh thành phẩm.<br /> * Phương pháp đánh giá một số tính chất<br /> hóa - lý của hệ:<br /> - Phương pháp xác định phân bố kích<br /> thước tiểu phân và thế zeta: sử dụng máy đo<br /> kích thước tiểu phân và thế zeta Zetasizer<br /> Nano ZS90, ®o kích thước hạt trong khoảng<br /> 0,01 - 10.000 nm. §o ¸nh sáng tán xạ ở góc<br /> 90o, nhiệt độ đo 25oC. Để tránh hiện tượng đa<br /> tán xạ, pha loãng nhũ tương 100 lần trước khi<br /> đo.<br /> - Phương pháp đo chỉ số khúc xạ: sử dụng<br /> khúc xạ kế A Krüss, ở nhiệt độ 25 ± 2oC.<br /> Kiểm tra giá trị chỉ số khúc xạ của nước cất<br /> (1,333). Hiệu chỉnh máy (nếu cần thiết) trước<br /> khi đo mẫu NTN.<br /> - Phương pháp đo độ nhớt: sử dụng nhớt kế<br /> Brookfield. Nhiệt độ đo khoảng 25 ± 2oC. Đo<br /> ba lần, lấy kết quả trung bình.<br /> * Phương pháp xác định tû lệ dược chất<br /> được nhũ hóa:<br /> <br /> TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 1-2013<br /> <br /> Thêm natri clorid đến bão hòa vào NTN, ly<br /> tâm với tốc độ 12.000 vòng/phút ở 40oC,<br /> trong 30 phút để tách riêng 2 pha dầu và<br /> nước. §ịnh lượng dược chất trong pha nước<br /> bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao. Từ kết quả<br /> định lượng dược chất toàn phần trong NTN<br /> và dược chất trong pha nước, tính toán tû lệ<br /> dược chất trong pha dầu.<br /> * Phương pháp đánh giá khả năng giải<br /> phóng thuốc in vitro:<br /> Khảo sát khả năng giải phóng in vitro trên<br /> bình Franz với màng giải phóng là màng thẩm<br /> tích 12.000 dalton; môi trường khuếch tán là<br /> dung dịch đệm phosphat pH 7,4 (7 ml, 34 ±<br /> 0,5oC); tốc độ khuấy: 400 vòng/phút, mẫu thử:<br /> 1 ml NTN. Định lượng dược chất trong môi<br /> trường giải phóng bằng sắc ký lỏng hiệu năng<br /> cao.<br /> * Phương pháp định lượng:<br /> §ịnh lượng dược chất giải phóng từ NTN<br /> và dược chất có trong NTN bằng phương<br /> pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (cột: C8, kích<br /> thước 150 mm × 4,6 mm (octyl silica gel, 5<br /> µm); pha động: methanol - dung dịch đệm<br /> phosphat pH 2,5 (75 : 25); tốc độ dòng: 1<br /> ml/phút; thể tích tiêm mẫu: 20 µl; detector UV<br /> bước sóng: 276 nm).<br /> KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ<br /> BÀN LUẬN<br /> 1. Thiết kế thí nghiệm.<br /> Sử dụng phần mềm Modde 8.0 thiết kế thí<br /> nghiệm mô hình D-Optimal.<br /> 2. Các biến độc lập.<br /> Dựa trên công thức cơ bản của NTN đã<br /> khảo sát, cố định các thành phần: dược chất:<br /> 0,093% axít diclofenac (tương đương với 1%<br /> natri diclofenac); hệ đệm phosphat 0,1 M, pH<br /> 7,4; tû lệ pha dầu: 1%, chất tăng độ nhớt, chất<br /> bảo quản. Thay đổi các thành phần trong<br /> công thức để khảo sát ảnh hưởng của loại<br /> <br /> CDH, tỉ lệ CDH, loại CĐDH, tû lệ CĐDH và<br /> thông số kỹ thuật đến sự hình thành, tính chất<br /> hóa - lý và khả năng giải phóng dược chất in<br /> vitro của NTN.<br /> Bảng 1: Các biến độc lập.<br /> TÊN BIẾN<br /> <br /> KÝ<br /> HIỆU<br /> <br /> GIÁ TRỊ VÀ<br /> MỨC THAY ĐỔI<br /> <br /> Loại CDH thân<br /> nước<br /> <br /> X1<br /> <br /> Tween<br /> <br /> Loại pha dầu<br /> <br /> X2<br /> <br /> Miglyol<br /> <br /> Tû lệ CDH thân<br /> nước<br /> <br /> X3<br /> <br /> 1 - 2%<br /> <br /> Tû lệ CDH thân<br /> dầu<br /> <br /> X4<br /> <br /> 0,1 - 0,5%<br /> <br /> Tû lệ<br /> Transcutol<br /> <br /> X5<br /> <br /> 0 - 0,03%<br /> <br /> Tû lệ PG<br /> <br /> X6<br /> <br /> 5 - 10%<br /> <br /> Tốc độ phân cắt<br /> <br /> X7<br /> <br /> 10.000 - 16.000 vòng/phút<br /> <br /> Thời gian phân<br /> cắt<br /> <br /> X8<br /> <br /> 5 - 10 phút<br /> <br /> Tween:<br /> Tween:<br /> Cremophor 1:1 Cremophor 2:1<br /> Isopropyl<br /> myristat<br /> <br /> Miglyol:<br /> IPM 1:1<br /> <br /> Bảng 2: Các biến phụ thuộc.<br /> TÊN BIẾN<br /> <br /> KÝ HIỆU<br /> <br /> ĐƠN VỊ<br /> <br /> Kích thước tiểu phân (KTTP)<br /> <br /> Z1<br /> <br /> nm<br /> <br /> Chỉ số đa phân tán (PDI)<br /> <br /> Z2<br /> <br /> Thế zeta<br /> <br /> Z3<br /> <br /> mV<br /> <br /> % dược chất giải phóng<br /> <br /> Yi<br /> <br /> %<br /> <br /> 3. Đánh giá ảnh hƣởng của các thành<br /> phần công thức đến một số tính chất hóa lý của NTN.<br /> Sau khi khảo sát các điều kiện đo mẫu,<br /> thông số hóa - lý nên đo sau khi pha loãng<br /> nhũ tương 100 lần. Kết quả cho thấy:<br /> - Các mẫu nhũ tương có chỉ số đa phân<br /> tán (polydispersity index - PDI) ≤ 0,3 chỉ có<br /> một peak duy nhất.<br /> <br /> 9<br /> <br /> TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 1-2013<br /> <br /> - KTTP của các mẫu nằm trong khoảng 50<br /> - 250 nm, nhũ tương có màu từ trong mờ ánh<br /> xanh đến trắng đục.<br /> - PDI nằm trong khoảng 0 - 0,6; thông số<br /> này ảnh hưởng đến độ ổn định và khả năng<br /> giải phóng của NTN.<br /> - Thế zeta âm, nằm chủ yếu trong khoảng 25 mV đến -20 mV, thể hiện sự ổn định hệ<br /> nhũ tương.<br /> Kết quả xử lý bằng phần mềm FormRules<br /> 2.0 và Inform 3.2 cho thấy:<br /> - KTTP chịu ảnh hưởng của các yếu tố<br /> tham gia vào quá trình hình thành nhũ tương,<br /> bao gồm thành phần công thức và quy trình<br /> bào chế: tû lệ CDH, tû lệ Transcutol HP,<br /> tû lệ PG, loại pha dầu, tốc độ phân cắt, thời<br /> gian phân cắt.<br /> <br /> nên quá trình phân cắt diễn ra dễ dàng, tạo<br /> sự đồng nhất cho KTTP của NTN.<br /> Thế zeta của NTN bị ảnh hưởng bởi tû lệ<br /> CDH thân nước, tû lệ transcutol HP và tû lệ<br /> span 80. Tû lệ CDH thân nước càng giảm,<br /> transcutol HP càng tăng, tû lệ span 80 càng<br /> tăng, thế zeta càng giảm (từ -20 mV xuống 27,5 mV), làm tăng độ ổn định của hệ.<br /> Tû lệ CDH thân nước có ảnh hưởng lớn nhất,<br /> tuy nhiên, khi tû lệ nằm trong khoảng 1 - 1,5%<br /> thì thế zeta ở mức thấp nhất và không thay<br /> đổi nhiều. Loại CDH thân nước hầu như<br /> không ảnh hưởng đến thế zeta của NTN.<br /> KTTP tại peak (nm)<br /> <br /> - PDI chỉ phụ thuộc vào tû lệ PG.<br /> - Thế zeta phụ thuộc vào tû lệ CDH thân<br /> nước và transcutol HP.<br /> - Tû lệ transcutol HP càng tăng, KTTP tại<br /> peak của NTN càng tăng (hình 1).<br /> - Loại pha dầu ít ảnh hưởng đến KTTP<br /> (hình 1).<br /> - Tû lệ CDH càng tăng, KTTP tại peak càng<br /> tăng. Nếu tû lệ CDH nằm trong khoảng 1 - 1,5<br /> %, KTTP nhỏ và hầu như không thay đổi. Khi<br /> CDH tăng đến 2%, KTTP tại peak tăng mạnh.<br /> <br /> IPM<br /> Loại pha dầu<br /> Transcutol HP (%)<br /> IPM:Miglyol<br /> <br /> Miglyol<br /> <br /> - KTTP cũng giảm khi thời gian phân cắt<br /> tăng.<br /> Với chỉ số đa phân tán PDI, trong đa số<br /> các trường hợp, tû lệ PG càng tăng, PDI càng<br /> giảm, tiểu phân có kích thước đồng đều nhau<br /> hơn, tû lệ PG ≥ 7,5%, PDI nhỏ nhất, xấp xỉ 0.<br /> Hiệu quả tạo ra các giọt nhũ tương của máy<br /> phân cắt phụ thuộc vào tốc độ phân cắt, loại<br /> CDH, nồng độ CDH và tương quan độ nhớt<br /> của pha bị phân tán và pha phân tán. Tû lệ<br /> PG tăng làm tăng độ nhớt của pha nước, khi<br /> đó độ nhớt của 2 pha gần như tương đồng,<br /> <br /> 10<br /> <br /> Hình 1: Mặt đáp biểu diễn ảnh hưởng của tû lệ<br /> transcutol HP và loại pha dầu đến KTTP NTN<br /> (loại CDH thân nước 1, lượng CDH thân nước<br /> 1,5%, span 80 0,03%, PG 7,5%, tốc độ<br /> 1.3000 vòng/phút, thời gian 7,5 phút).<br /> * Một số đặc tính hóa - lý khác:<br /> - Chỉ số khúc xạ: 30 mẫu nhũ tương được<br /> bào chế theo công thức trong bảng thiết kế thí<br /> nghiệm có chỉ số khúc xạ nằm trong khoảng<br /> 1,340 - 1,360, phù hợp dùng cho mắt.<br /> <br /> TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 1-2013<br /> <br /> - Độ nhớt: nằm trong khoảng 5,0 - 5,7 cP,<br /> tương đương với dịch nước mắt, sẽ giảm kích<br /> ứng, tăng tính dung hợp của nhũ tương với<br /> mắt.<br /> * Tû lệ dược chất được nhũ hóa của NTN<br /> nhỏ mắt diclofenac:<br /> Tû lệ dược chất nằm trong pha dầu của<br /> nhũ tương được xác định với các mẫu nhũ<br /> tương có KTTP ≤ 150 nm và độ đồng đều<br /> kích thước ≤ 0,3 có tû lệ dược chất nằm trong<br /> pha dầu ≥ 90%.<br /> 4. Đánh giá ảnh hƣởng của các thành<br /> phần trong công thức đến khả năng giải<br /> phóng in vitro của NTN nhỏ mắt.<br /> Trong bảng thiết kế thí nghiệm, các mẫu<br /> NTN thỏa mãn hai điều kiện:<br /> - KTTP trung bình ≤ 150 nm.<br /> <br /> Tû lệ dược chất giải phóng thấp và hầu<br /> như không thay đổi khi tû lệ PG nằm trong<br /> khoảng 5 - 7,5% và pha dầu chỉ chứa IPM,<br /> đến IPM:miglyol 1:1. Khi tû lệ PG tăng trong<br /> khoảng 7,5 - 10% và pha dầu gồm IPM:<br /> miglyol 1:1 đến chỉ chứa miglyol, % dược chất<br /> giải phóng tăng.<br /> Thời gian phân cắt và tốc độ phân cắt<br /> tăng, tû lệ dược chất giải phóng tăng. Tuy<br /> nhiên, khi số vòng phân cắt thấp 10.000 12.000 vòng/phút hoặc tốc độ phân cắt lớn<br /> hơn 16.000 vòng/phút, thời gian phân cắt ít<br /> ảnh hưởng đến phần trăm dược chất giải<br /> phóng (hình 2).<br /> <br /> % giải phóng sau<br /> 2 giờ 30 phút<br /> <br /> - Chỉ số đa phân tán PDI ≤ 0,3.<br /> Được lựa chọn để đánh giá giải phóng<br /> dược chất in vitro.<br /> Kết quả xử lý bằng phần mềm FormRules<br /> v2.0 và Inform v3.2 cho thấy:<br /> - Giải phóng in vitro của NTN diclofenac<br /> kéo dài và phụ thuộc vào các yếu tố: thành<br /> phần công thức NTN và quy trình bào chế.<br /> - Lượng CDH, loại pha dầu và thời gian<br /> phân cắt là nh÷ng yếu tố chính ảnh hưởng<br /> đến % dược chất giải phóng ở các thời điểm<br /> khác nhau.<br /> Tû lệ span hầu như không ảnh hưởng đến<br /> tû lệ dược chất giải phóng ở thời điểm 1 giờ.<br /> Khi loại CDH là tween 80 và tween<br /> 80:creamophor RH40 là 1:1, lượng dược chất<br /> giải phóng thấp và hầu như không đổi, khi tû<br /> lệ tween 80:creamophor RH40 là 2:1, % dược<br /> chất giải phóng cao.<br /> Tû lệ CDH thân nước càng giảm, tû lệ<br /> transcutol HP càng giảm, tốc độ giải phóng<br /> dược chất càng tăng.<br /> <br /> Tốc độ<br /> (vòng/phút)<br /> <br /> Thời gian (phút)<br /> <br /> Hình 2: Mặt đáp biểu diễn ảnh hưởng của<br /> thời gian và số vòng phân cắt đến % d-îc chÊt<br /> giải phóng sau 2 giờ 30 phút (loại CDH thân<br /> nước 1, lượng CDH thân nước 1,5%, span 80<br /> 0,03%, transcutol 0,015%, PG 7,5%, loại pha<br /> dầu 1).<br /> KẾT LUẬN<br /> NTN nhỏ mắt diclofenac được bào chế<br /> bằng thiết bị phân cắt tốc độ cao, cã một số<br /> ưu điểm: KTTP nhỏ, đồng đều (PDI xấp xỉ 0),<br /> giá trị tuyệt đối của thế zeta lớn (> 20 mV), tỷ<br /> lệ dược chất trong pha dầu cao,<br /> độ<br /> nhớt và chỉ số khúc xạ phù hợp với thuốc nhỏ<br /> 11<br /> <br />