THIẾT KẾ VÀ TỐI ƯU HOÁ CÔNG THỨC VIÊN NHÂN CHỨA AMOXICILIN VÀ ACID CLAVULANIC DÙNG potx

THIẾT KẾ VÀ TỐI ƯU HOÁ CÔNG THỨC VIÊN NHÂN
CHỨA AMOXICILIN VÀ ACID CLAVULANIC DÙNG PHẦN MỀM
THÔNG MINH

TÓM TẮT
Đặt vấn đề: Viên chứa amoxicillin và acid clavulanic là những thuốc
kém bền, do đó, kỹ thuật điều chế, điều kiện đóng gói, bảo quản cần được
nghiên cứu một cách khoa học. Việc áp dụng các phần mềm thông minh
trong thiết kế và tối ưu hoá thành phần công thức là giải pháp khoa học và
có nhiều triển vọng.
Phương pháp nghiên cứu: Trên cơ sở công thức thăm dò, thiết lập
các biến số độc lập (x) và biến số phụ thuộc (y).Dùng phần mềm Design-
Expert v6.06 để thiết kế và phần mềm INForm v3.3 để tối ưu hoá. So sánh
giá trị dự đoán và giá trị thực. Xử lý kết quả bằng trắc nghiệm thống kê
ANOVA
Các kết quả chính: Đã thiết lập mô hình thực nghiệm gồm 14 công
thức có x khác nhau. Xác lập được mối liên quan nhân quả bằng phần mềm
FormRules. Xác định được những yếu tố ảnh hưởng và quy luật ảnh hưởng
đến tính chất sản phẩm. Qua so sánh kiểm chứng cho thấy tính chất sản
phẩm phù hợp với giá trị dự đoán bởi phần mềm INForm, các tính chất của
viên nhân từ công thức tối ưu đều đạt theo tiêu chuẩn USP 28. Vì vậy,
phương pháp nghiên cứu và phát triển sản phẩm dùng phần mềm có tính
khả thi.
ABSTRACT
DESIGN AND OPTIMIZATION FOR FORMULATION OF
TABLETS CONTAINING
AMOXICILLIN AND CLAVULANIC ACID USING
INTELLIGENT SOFTWARES
Tran Thi Thu Loan, Le Quan Nghiem, Dang Van Giap
* Y Hoc TP. Ho Chi Minh * Vol. 11 - No 3 - 2007: 173 – 178
Introduction: Tablets containing amoxicillin and clavulanic acid are

unstable, so their formulation are complicated problem. Therefore, the use
of intelligent software approach to design and optimize the tablet formulae
composition containing amoxicillin and clavulanic acid may be effective
solution.
Methodology: Determining independent (x) and dependent (y)
variables, designing experimental model using Design-Expert v6.06
solfware and optimizing using INForm v3.3 solfware. To compare the
predicted values by intelligent softwares and experimental characteritics.
Main results: An experimental model with 14 different formulae
was designed to supply data for optimizating process. The cause-effect rule
and influent factors were determined. An optimized formulation was also
chosen. The comparison between data showed that the experimental values
and predicted values (by INForm) were not significantly different. The
tablets comply with USP 28 standards. The intelligent solfware approach is
effective in drug product formulation.
MỞ ĐẦU
Sự phối hợp giữa amoxicilin, một kháng sinh thuộc nhóm -lactam,
với acid clavulanic, chất ức chế không hồi phục -lactamase, trong cùng
chế phẩm được sử dụng rộng rãi để điều trị các bệnh nhiễm trùng do vi
khuẩn sản sinh -lactamase đề kháng amoxicilin. Tuy nhiên, acid
clavulanic là một chất rất kém bền, đặc biệt, trong điều kiện khí hậu Việt
Nam. Vì vậy, kỹ thuật điều chế cũng như điều kiện đóng gói, bảo quản
những chế phẩm chứa acid clavulanic cần được nghiên cứu một cách khoa
học.
Việc nghiên cứu và phát triển thuốc ngày nay không còn nặng về
nghệ thuật mà đã được khoa học hóa, đặc biệt với sự trợ giúp hiệu quả của
các phần mềm thông minh. Thí dụ: phần mềm Design-Expert thiết kế công
thức và/ hoặc quy trình, phần mềm FormRules xác lập mối liên quan nhân
quả, phần mềm INForm tối ưu hóa công thức và/ hoặc quy trình và dự đoán
tình huống xấu trong thẩm định quy trình.

Những chế phẩm chứa amoxicilin và acid clavulanic trên thị trường
thuốc Việt Nam đều được nhập từ nước ngoài. Từ đầu năm 2005, có vài cơ
sở trong nước đã sản xuất thuốc dạng phối hợp này nhưng với sự hỗ trợ kỹ
thuật của các công ty nước ngoài. Vì vậy, việc nghiên cứu bào chế chế
phẩm chứa amoxicilin và acid clavulanic ở trong nước là cần thiết.
Mục tiêu của đề tài là ứng dụng các phương pháp thiết kế mô hình thực
nghiệm bằng phần mềm vi tính để thiết lập công thức, xây dựng quy trình bào
chế viên chứa amoxicilin và acid clavulanic tương đương sinh học với thuốc
đối chiếu và đạt độ ổn định.
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
Nguyên liệu, thiết bị và công cụ
- Amoxicilin trihydrat (Biochemie), kali clavulanat/avicel (1:1) (Lek),
avicel PH102 (Mingtai chem), tá dược A (tá dược độn), tá dược B (tá dược rã),
tá dược C (tá dược trơn chảy).
- Máy trộn lập phương ERWEKA (Đức). Máy trộn lập phương TLP-
302 (Pháp), Máy dập viên tâm sai KORSCH (Pháp), máy sửa hạt cao tốc
KBC-SHCT-300 (Việt Nam), máy đo độ hòa tan PHARMATEST (Đức).
- Phần mềm Design-Expert v6.06 (Stat-Ease, Inc., 2002), phần mềm
FormRule v3.01 (Intelligensys Ltd., 2004), phần mềm INForm v3.3
(Intelligensys Ltd., 2004).
Phương pháp nghiên cứu
- Thiết kế mô hình thực nghiệm bằng phần mềm Design-Expert
v6.06.
- Tối ưu hóa quy trình bằng phần mềm INForm v3.3.
- Định lượng hoạt chất bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao.
Phương pháp điều chế viên nhân
Áp dụng phương pháp xát hạt khô: a) Trộn đều amoxicilin, kali
clavulanat với tá dược độn và tá dược rã. b) Dập viên thô. c) Nghiền viên
thô qua lưới rây 2 mm. Trộn đều hỗn hợp hạt với tá dược trơn chảy. d) Dập
viên nén thành phẩm. Mỗi thí nghiệm (lô) 1 000 viên.

Phương pháp đánh giá độ hòa tan
Dùng dụng cụ số 2: 75 vòng/ phút, môi trường: 900 ml nước cất,
nhiệt độ 37 ±0,5
o
C. Xác định lượng hoạt chất hòa tan bằng phương pháp
sắc ký lỏng hiệu năng cao.
Phương pháp định lượng
Định lượng đồng thời amoxicilin và acid clavulanic bằng phương
pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao.
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Thiết kế công thức
Công thức viên nhân như sau:
1 viên 1 lô
Amoxicilin trihydrat * 500 mg 0,500 kg
Kali clavulanat ** 125 mg 0,125 kg
Tá dược A (độn) x
1
mg 0,1x
1
kg
Tá dược B (rã) x
2
mg 0,1 x
2
kg
Tá dược C (trơn) x
3
mg 0,1 x
3
kg

Avicel PH102 vừa đủ vừa đủ
(*) được tính theo dạng khan
(**) được tính theo acid clavulanic
Mô hình thực nghiệm D-Optimal gồm 14 công thức được thiết kế bởi
phần mềm Design-Expert v6.06. Để sản xuất 14 công thức theo mô hình
này, phương pháp bào chế được giữ cố định. Kết quả thực nghiệm được
trình bày ở Bảng 4.
Bảng 4. Dữ liệu bào chế và kiểm nghiệm theo mô hình D-Optimal
x
1
x
2
x
3
y
1
y
2
y
3

x
1
x
2
x
3
y
1
y

2
y
3

1

31,
5
10,
5
5,25

65,2
1
80,5
6
3,0
1
2

63,
0
10,
5
5,25

71,1
2
85,3
1

3,2
2
3

31,
5
6,3

15,7
5
64,5
2
78,6
7
1,4
1
4

63,
0
6,3

15,7
5
68,2
7
83,8
4
1,5
6

5

31,
5
2,1

15,7
5
63,1
8
77,8
9
2,6
4
6

31,
5
6,3

5,25

77,7

93,8
2
3,2
7
x
1

x
2
x
3
y
1
y
2
y
3

7

10,
5
2,1

15,7
5
60,0
1
75,1
1
2,5
2
8

10,
5
10,

5
5,25

72,2
8
86,8
2
2,6
8
9

10,
5
6,3

15,7
5
60,9
4
74,1
3
1,4
4
1
0
10,
5
6,3

5,25

61,0
4
76,3
5
3,2
2
1
1
63,
0
2,1

5,25

69,5
9
83,7
8
3,4
4
1
2
10,
5
2,1

5,25

66,1

4
82,6
7
3,5
6
x
1
x
2
x
3
y
1
y
2
y
3

1
3
31,
5
10,
5
15,7
5
66,8
9
81,7
4

1,1
2
1
4
63,
0
2,1

15,7
5
67,1
8
82,3
9
2,7
8
Ghi chú: - x
1
= Lượng tá dược A (mg); - x
2
= Lượng tá dược B (mg);
- x
3
= Lượng tá dược C (mg); - y
1
= Độ hòa tan (10 phút) của amoxicilin;- y
2

= Độ hòa tan (10 phút) của acid clavulanic; - y
3

= Độ phân tán khối lượng
viên (CV%).
Nghiên cứu mối liên quan nhân quả
Dữ liệu thực nghiệm từ Bảng 4 được dùng làm đầu vào cho phần
mềm FormRules để xác lập mối liên quan nhân quả.
Kết quả luyện mạng cho thấy lượng tá dược A (x
1
), tá dược B (x
2
) và
tá dược C (x
2
) có ảnh hưởng đồng thời đến độ hòa tan của amoxicilin (y
1
),
độ hòa tan của acid clavulanic (y
2
) và độ phân tán khối lượng viên (y
3
),
Hình 1 a, b và c.
Sự ảnh hưởng của lượng tá dược A, tá dược B và tá dược C trên độ
hòa tan của amoxicilin theo quy luật sau: độ hòa tan của amoxicilin thấp
khi lượng tá dược A thấp và lượng tá dược B thấp và lượng tá dược C cao.
Độ hòa tan của amoxicilin cao khi lượng tá dược A trung bình và lượng tá
dược B trung bình và lượng tá dược C thấp.
(a)

(b)

(c)

Hình 1. Các mối liên quan định tính đối với công thức viên nhân
Sự ảnh hưởng của tá dược A, tá dược B và tá dược C trên độ hòa tan
của acid clavulanic theo quy luật sau: độ hòa tan của acid clavulanic thấp
khi lượng tá dược A thấp và lượng tá dược B thấp và lượng tá dược C cao.
Độ hòa tan của acid clavulanic cao khi lượng tá dược A trung bình và
lượng tá dược B trung bình và lượng tá dược C thấp.
Như vậy sự ảnh hưởng của tá dược A, tá dược B và tá dược C trên độ hòa
tan của amoxicilin và acid clavulanic theo cùng quy luật.
Sự ảnh hưởng của tá dược A, tá dược B và tá dược C trên độ phân
tán khối lượng viên theo quy luật sau: độ phân tán khối lượng viên cao khi
lượng tá dược A thấp và lượng tá dược B thấp và lượng tá dược C thấp. Độ
phân tán khối lượng viên thấp khi lượng tá dược A cao và lượng tá dược B
từ trung bình đến cao và lượng tá dược C cao.
Tối ưu hóa thành phần công thức
Dữ liệu thực nghiệm từ Bảng 4 cũng được dùng làm đầu vào cho
phần mềm INForm v3.3 để luyện mạng và tiến hành bước nghiên cứu tiếp
theo. Kết quả luyện mạng được trình bày ở Bảng 5
.
Bảng 5. Giá trị R
2
luyện và giá trị R
2
thử của các mô hình liên quan
nhân quả
Giá trị R
2
luyện Giá trị R
2

thử
Hàm
truyền y
1
y
2
y
3
y
1
y
2
y
3

Tanh/
Asymmetric
Sigmoid
89,
0602
92,
0089
99,
7971
92,
3781
98,
5103
99,
6918

Tanh/
Symmetric
Sigmoid
89,
0602
92,
0089
99,
7971
92,
3781
98,
5103
99,
6918

Các giá trị R
2
(khoảng 90), cho thấy mô hình xây dựng đáng tin cậy,
có thể được áp dụng trong tối ưu hóa và dự đoán.
Điều kiện tối ưu hóa:
- Ràng buộc đối với x
i
: không có
- Trọng số đối với y
i
: mặc nhiên
- Hàm mục tiêu đối với y
i
:

+ Độ hòa tan (10 phút) của amoxicilin (%): maximum  y
1
= Up
+ Độ hòa tan (10 phút) của acid clavulanic (%): maximum  y
2
= Up
+ Độ phân tán khối lượng viên nhân:  2,5%  y
1
= Down
Các thông số tối ưu và tính chất dự đoán được cho bởi phần mềm
INForm như sau:
Thông số tối ưu:
- x
1
: Lượng tá dược A = 54,22 mg
- x
2
: Lượng tá dược B = 6,5 mg
- x
3
: Lượng tá dược C = 11,17 mg
Tính chất dự đoán:
-y
1
: Độ hòa tan của amoxicilin = 72,01%
- y
2
: Độ hòa tan của acid clavulanic = 87,72%
- y
3

: Độ phân tán khối lượng viên = 1,40%
Do đó, thành phần công thức cho viên nhân như sau:
1 viên 1 lô
Amoxicilin trihydrat 500 mg 0,5 kg
Kali clavulanat 125 mg 0,125 kg
Tá dược A 54,22 mg 0,054 kg
Tá dược B 6,50 mg 0,007 kg
Tá dược C 11,77 mg 0,012 kg
Avicel PH102 vừa đủ vừa đủ
So sánh kết quả thực nghiệm và kết quả dự đoán bởi phần mềm
INForm v3.3: viên nhân từ công thức tối ưu được điều chế 2 lần với cùng
điều kiện và quy trình. Sản phẩm được kiểm nghiệm tương tự giai đoạn
thiết kế để so sánh với kết quả dự đoán bởi phần mềm INForm (Bảng 6)



Bảng 6. Kết quả thực nghiệm và kết quả dự đoán bởi phần mềm
INForm
Thực nghiệm
Tính
ch
ất sản
phẩm
Lần
1
Lần
2
TB
Dự
đoán

Độ
hòa tan (10
phút) c
ủa
74,23

73,58

73,91

72,01

amoxicilin
(y
1
%)
Độ
hòa tan (10
phút) c
ủa
acid
clavulanic
(y
2
%) 90,28

89,82

90,05

87,72

Độ
phân tán
khối lư
ợng
viên (y
3
=
CV%) 1,56 1,44 1,50 1,40
Kết quả phân tích phương sai hai yếu tố không lặp đối với dữ liệu
trong Bảng 6,
cho thấy:
- Các tính chất sản phẩm theo thiết kế có tính lặp lại (p = 0,12).
- Kết quả thực nghiệm (trung bình) và kết quả dự đoán (bởi INForm)
khác nhau không ý nghĩa (p = 0,17).
Kết quả kiểm nghiệm viên nhân được sản xuất từ công thức tối ưu
được trình bày ở Bảng 7 cho thấy viên đạt tất cả những tiêu chuẩn được ghi
trong USP 28.
Bảng 7. Kết quả kiểm nghiệm viên nhân
Chỉ
tiêu
(áp
d
ụng USP
28)
Phương
pháp
Mức
chất

lượng
Kết
quả

Tính
chất
cảm
Quan
sát bằng mắt
Viên b
ầu
dục, trắng, m
ùi
đặc trưng
Đúng

Chỉ
tiêu
(áp
d
ụng USP
28)
Phương
pháp
Mức
chất
lượng
Kết
quả

quan
Đ
ịnh
tính
HPLC Amoxicilin

Clavulanic

Đúng
Đúng
Độ
hòa tan
-
Amoxicilin

-
Acid
clavulanic

HPLC
Q ≥ 85%
Q ≥ 80%

Đạt
(99,90%)
Đạt
(100,80%)
Chỉ
tiêu
(áp

d
ụng USP
28)
Phương
pháp
Mức
chất
lượng
Kết
quả

Độ
đ
ồng đều
hàm lượng

-
Amoxicilin

-
Acid
clavulanic

HPLC
85 – 115%

85 – 115%


Đạt

(100,05 ±
2,13%)
(CV% =
1,16%)
Đạt
(101,21 ±
1,82%)
(CV% =
2,06%)
Chỉ
tiêu
(áp
d
ụng USP
28)
Phương
pháp
Mức
chất
lượng
Kết
quả

Hàm
lượng
nước
Karl-
Fisher
≤ 10% Đạt
(7,63%)

Đ
ịnh
lượng
-
Amoxicilin
-
Acid
clavulanic

HPLC
90-120%
90-120%

Đạt
(99,94%)
Đạt
(100,14%)

KẾT LUẬN
Đã thiết lập mô hình thực nghiệm gồm 14 thí nghiệm bằng phần
mềm Design-Expert v6.06. Mối liên quan nhân quả được thiết lập bởi phần
mềm FormRules. Những yếu tố ảnh hưởng và quy luật ảnh hưởng đến tính
chất sản phẩm đã được xác định. Sau khi luyện mạng thần kinh với dữ liệu
thực nghiệm theo thiết kế, công thức tối ưu cho viên nhân chứa amoxicilin
và acid clavulanic đã được xác định bởi phần mềm INForm v3.3. Qua kiểm
chứng thực nghiệm, kết quả của tính chất sản phẩm phù hợp với giá trị dự
đoán bởi phần mềm INForm.
Kết quả kiểm nghiệm cho thấy các tính chất của viên nhân từ công
thức tối ưu đều đạt theo tiêu chuẩn USP 28. Vì vậy, phương pháp nghiên
cứu và phát triển sản phẩm có tính khả thi. Quy trình sản xuất có thể được

triển khai tại xí nghiệp dược phẩm.