Nghiên cứu phát triển hệ tự nhũ hóa siêu bão hòa chứa silymarin sử dụng co polyme làm chất ức chế kết tinh

BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

HOÀNG THỊ TRANG
MÃ SINH VIÊN: 1201628

NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN HỆ
TỰ NHŨ HÓA SIÊU BÃO HÒA CHỨA
SILYMARIN SỬ DỤNG CO-POLYME
LÀM CHẤT ỨC CHẾ KẾT TINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
HÀ NỘI – 2017


BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

HOÀNG THỊ TRANG
MÃ SINH VIÊN: 1201628

NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN HỆ
TỰ NHŨ HÓA SIÊU BÃO HÒA CHỨA
SILYMARIN SỬ DỤNG CO-POLYME
LÀM CHẤT ỨC CHẾ KẾT TINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
Người hướng dẫn
TS. Nguyễn Thạch Tùng
Nơi thực hiện
1. Bộ môn Bào chế

2. Viện KNVSATTPQG

HÀ NỘI - 2017


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, em xin được gửi lời biết ơn sâu sắc nhất đến thầy giáo TS. Nguyễn Thạch
Tùng và TS. Trần Cao Sơn đã luôn luôn tận tâm hướng dẫn, động viên và giúp đỡ em
trong quá trình học tập nghiên cứu cũng như hoàn thành khóa luận này.
Em xin được gửi lời cảm ơn tới toàn thể thầy cô giáo, các anh chị kỹ thuật viên bộ
môn Bào chế, các anh chị đang công tác tại Viện vệ sinh an toàn thực phẩm Quốc gia đã
hết lòng quan tâm, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất để em hoàn thành khóa luận này.
Em cũng xin chân thành cảm ơn tới Ban giám hiệu, các thầy cô giáo trường Đại học
Dược Hà Nội đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập
tại trường.
Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, cảm ơn những người bạn
và các anh, chị, em – những người luôn ở bên, quan tâm, giúp đỡ động viên em vượt qua
khó khăn trong cuộc sống và học tập, là động lực để em học tập, rèn luyện và nghiên cứu
tại Trường Đại học Dược Hà Nội.
Hà Nội, ngày 18 tháng 05 năm 2017
Sinh viên

Hoàng Thị Trang


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

ĐẶT VẤN ĐỀ…………………………………………………………………………………………1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN……………………………………………………………...……..2
1.1. Tổng quan về silymarin .................................................................................2
1.1.1. Công thức cấu tạo, tính chất hóa lý ..........................................................2
1.1.2. Cơ chế tác dụng ........................................................................................2
1.1.3. Chỉ định ....................................................................................................3
1.1.4. Đặc điểm dược động học của silymarin ...................................................3
1.2. Tổng quan về động học kết tinh ...................................................................4
1.2.1. Cơ chế kết tinh của dược chất ..................................................................4
1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình kết tinh của dược chất......................7
1.3. Tổng quan về hệ tự nhũ hóa siêu bão hòa .................................................10
1.3.1. Định nghĩa ..............................................................................................10
1.3.2. Ưu nhược điểm .......................................................................................10
1.3.3. Các nghiên cứu về hệ tự nhũ hóa siêu bão hòa…………………….......14
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU…………...16
2.1. Nguyên vật liêu, thiết bị nghiên cứu...........................................................16
2.1.1. Nguyên vật liệu ......................................................................................16
2.1.2. Thiết bị nghiên cứu.................................................................................16
2.2. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................17


2.2.1. Bào chế hệ tự nhũ hóa siêu bão hòa .......................................................17
2.2.2. Đánh giá ảnh hưởng của poloxame đến quá trình kết tinh của silymarin
...............................................................................................................................17
2.2.3. Đánh giá sinh khả dụng ..........................................................................18
2.3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................18
2.3.1. Phương pháp bào chế .............................................................................18
2.3.2. Phương pháp đánh giá in vitro ...............................................................18
2.3.3. Phương pháp đánh giá in vivo ................................................................23
2.3.4. Xử lý và tính toán kết quả. .....................................................................25

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN…………….……..26
3.1. Xây dựng phương pháp định lượng ...........................................................26
3.1.1. Xây dựng đường chuẩn phương pháp định lượng bằng đo quang UV ..26
3.1.2. Xây dựng đường chuẩn phương pháp định lượng bằng sắc ký lỏng hiệu
năng cao HPLC detector UV ................................................................................27
3.2. Đánh giá ảnh hưởng của poloxame tới quá trình kết tinh silymarin......27
3.2.1. Phương pháp tráng phim ........................................................................27
3.2.2. Đánh giá ảnh hưởng của polyme đến quá trình tái kết tinh bằng phương
pháp chuyển dung môi ..........................................................................................29
3.2.3. Đánh giá trạng thái của cắn kết tủa bằng công cụ phổ nhiễu xạ tia X và
DSC .......................................................................................................................32
3.2.4. Nghiên cứu tương tác giữa polyme và dược chất bằng công cụ phổ IR
và NMR.................................................................................................................34
3.3. Bào chế hệ tự nhũ hóa siêu bão hòa ...........................................................36
3.3.1. Ảnh hưởng của polyme đến quá trình hòa tan khi nhũ hóa hệ tự nhũ hóa
siêu bão hòa vào môi trường pH 6,8 .....................................................................36


3.3.2. Đánh giá ảnh hưởng của polyme đến quá trình khuếch tán dược chất
qua túi thẩm tích trong môi trường đệm phosphate pH 6.8 ..................................38
3.4. Đánh giá sinh khả dụng in vivo ...................................................................41
3.4.1. Khảo sát phương pháp phân tích ............................................................41
3.4.2. Đánh giá sinh khả dụng đường uống trên mô hình thỏ ..........................41
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.………………………………………………………………..43
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Acetonitril

ACN

Area under the curve – Diện tích dưới đường cong

AUC

Đồng diện hoạt

CoS

Diclomethan

DCM

Dimethylformamid

DMF

Electrospray Ionization (Ion hóa phun điện tử)

ESI

European Pharmacopoiea – Dược điển Châu Âu

EP

Khối phổ

MS

Kích thước tiểu phân

KTTP

Liquid chromatography tandem-mass spectrometry – Sắc ký lỏng

LC-

khối phổ 2 lần

MS/MS

Surfactant mixture – Hỗn hợp chất diện hoạt, đồng diện hoạt

Smix

Surfactant : Cosurfactant – Tỷ lệ chất diện hoạt : đồng diện hoạt

S:CoS

Polydispersity index - Chỉ số đa phân tán

PDI

Tự nhũ hóa

TNH

Tự nhũ hóa siêu bão hòa

TNHSBH


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Nguyên liệu và các hóa chất nghiên cứu ................................................... 16
Bảng 2.2. Thiết bị nghiên cứu.................................................................................... 16
Bảng 3.1. Thiết kế thí nghiệm ảnh hưởng loại polyme đến quá trình hòa tan .......... 36
Bảng 3.2. Thiết kế thí nghiệm ảnh hưởng của lượng tá dược X đến quá trình hòa tan.
........................................................................................................................................ 37
Bảng 3.3. Thiết kế thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của polyme đến quá trình khuếch
tán dược chất qua túi thẩm tích ...................................................................................... 39
Bảng 3.4. Các ion phân tử và ion con trong phân tích khối phổ ............................... 41
Bảng 3.5. Thông số dược động học của silybin trên thỏ ........................................... 41
Bảng PL.3.1. Bảng thiết kế thí nghiệm của phương pháp tráng phim
Bảng PL.5.1. Công thức hệ TNH và TNHSBH (tính cho 1 con thỏ) trong thí nghiệm
đánh giá SKD trên thỏ.
Bảng PL.7.1. Các thông số kỹ thuật của MS
Bảng PL.8.1. Chương trình dung môi của phương pháp sắc ký lỏng khối phổ


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Công thức cấu tạo của silybin ...................................................................... 2
Hình 1.2. Con đường chuyển hóa silymarin trong cơ thể ............................................ 4
Hình 1.3. Mô hình mô tả quá trình kết tinh của dược chất .......................................... 4
Hình 1.4. Hình minh họa cơ chế hấp thu của hệ TNH và TNHSBH......................... 11
Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa độ hấp thụ quang với nồng độ
silymarin. ........................................................................................................................ 26
Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa nồng độ dung dịch chuẩn với tỷ lệ
diện tích pic chất chuẩn bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC, detector

UV. ................................................................................................................................. 27
Hình 3.3. Kết quả thí nghiệm tráng phim sau 1 tháng ............................................... 28
Hình 3.4. Kết quả thí nghiệm tráng phim sau 3 tháng ............................................... 29
Hình 3.5. Đồ thị nồng độ silymarin theo thời gian trong thí nghiệm chuyển dung môi
với các loại polyme khác nhau. ...................................................................................... 30
Hình 3.6. Đồ thị nồng độ silymarin theo thời gian trong thí nghiệm chuyển dung môi
với Tá dược Y ở các nồng độ khác nhau........................................................................ 31
Hình 3.7. Đồ thị nồng độ silymarin theo thời gian trong thí nghiệm chuyển dung môi
với Tá dược X ở các nồng độ khác nhau........................................................................ 31
Hình 3.8. Biểu đồ thể hiện sự phụ thuộc giữa cường độ nhiễu xạ và góc 2-theta ..... 33
Hình 3.9. Đồ thị phân tích nhiệt vi sai của cắn kết tủa .............................................. 34
Hình 3.10. Hình ảnh phổ hồng ngoại của các mẫu bào chế ...................................... 35
Hình 3.11.Phổ 1H-NMR ............................................................................................ 36
Hình 3.12. Ảnh hưởng của loại poloxame đến nồng độ silymarin theo thời gian ..... 37
Hình 3.13. Ảnh hưởng của lượng tá dược X đến nồng độ silymarin theo thời gian . 38


Hình 3.14. Tỷ lệ khuếch tán dược chất qua túi tẩm tích trong môi trường đệm phosphat
6,8 + Tween 1%. a. Silybin A b. Silybin B .................................................................. 40
Hình 3.15. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc nồng độ silybin và isosilybin trong huyết
tương thỏ theo thời gian của hệ TNH và hệ TNHSBH chứa silymarin ......................... 42
Hình PL.1.1. Hình ảnh nguyên liệu silymarin trên kính hiển vi quang học
Hình PL.2.1. Hình ảnh phổ nhiễu xạ tia X của nguyên liệu silymarin
Hình PL.4.1. Kết quả đo kích thước tiểu phân và PDI trong thí nghiệm hòa tan
Hình PL.6.1. Hình ảnh a. silybin b. quercetin trên sắc ký đồ


ĐẶT VẤN ĐỀ
Silymarin, một hỗn hợp flavonoid được chiết xuất từ cây kế sữa (Silybum marianum),
đã được chứng minh trên lâm sàng có hiệu quả để điều trị một loạt các rối loạn và các

bệnh về gan [34]. Tuy nhiên, hiệu quả điều trị của silymarin bị hạn chế do độ tan trong
nước kém (0,04 mg/ml [18]), khả năng thấm trong đường tiêu hóa kém (20 - 50% [34]),
sinh khả dụng thấp khi sử dụng đường uống.
Gần đây, hệ tự nhũ hóa đã được sử dụng rộng rãi để tăng sinh khả dụng đường uống
của các hợp chất ít tan trong nước,có tính thân dầu cao như cyclosporin A, simvastatin
[19], [23] nhờ khả năng tự nhũ hóa trong dạ dày tạo thành các giọt nhũ tương [5] đồng
thời trong công thức hệ tự nhũ hóa chứa lipid tổng hợp hay tự nhiên có tác dụng tối ưu
hóa hấp thu qua đường tiêu hóa in vivo [20]. Tuy nhiên, trong quá trình bảo quản và sử
dụng, dược chất có thể tách ra khỏi các giọt nhũ tương dầu/nước do pha loãng với dịch
tiêu hóa. Chính vì thế, dược chất bị kết tinh dẫn tới làm giảm hiệu quả cải thiện sinh khả
dụng của hệ tự nhũ hóa. Vì thế, cần thiết phải tìm những chất ức chế quá trình kết tinh
của dược chất. Hiện nay, polyme là một chất được sử dụng rộng rãi trong bào chế để giải
quyết vấn đề này [8], [27].
Trong nghiên cứu trước đó [1], tá dược Z được lựa chọn làm chất ức chế kết tinh. Tuy
nhiên, polyme này lại có nhược điểm bị tách lớp trong quá tình bảo quản và sinh khả
dụng của hệ tự nhũ hóa siêu bão hòa chứa tá dược Z không khác biệt so với hệ tự nhũ
hóa. Chính vì thế, nhóm nghiên cứu tiến hành đề tài: “Nghiên cứu phát triển hệ tự nhũ
hóa siêu bão hòa chứa silymarin sử dụng poloxame làm chất ức chế kết tinh” nhằm
mục tiêu sau:
1. Bào chế và đánh giá hệ tự nhũ hóa siêu bão hòa chứa silymarin sử dụng
Tá dược X làm chất ức chế kết tinh
2. Đánh giá sinh khả dụng đường uống trên thỏ của hệ TNH, hệ TNHSBH
và chế phẩm đối chiếu trên thị trường (Legalon)

1


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về silymarin
1.1.1. Công thức cấu tạo, tính chất hóa lý

1.1.1.1. Công thức cấu tạo
Silymarin là một hỗn hợp gồm các thành phần: silybin (A, B), isosilybin (A, B),
silydianin, silychristin, trong đó silybin là thành phần chính có tác dụng sinh học [32].


Công thức cấu tạo của silybin

Hình 1.1. Công thức cấu tạo của silybin


Tên

khoa

học:

3,5,7-trihydroxy-2-[3-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-2-

(hydroxymethyl)-1,4-benzodioxan-6-yl]-4-chromanon [7]


Tên khác: silibinina; silibinine; silibininum; silybum substance E6; sylibinina [7]



Công thức phân tử: C25H22O10 [7]

1.1.1.2. Tính chất hóa lý


Tính chất vật lý: là chất bột đồng nhất màu vàng đế nâu, vị hơi đắng, có mùi thơm

nhẹ. Rất khó tan trong nước (độ tan 0,04 mg/ml), tan tốt trong một số dung môi hữu cơ
như ethylacetat, ethanol…[3]


Tính chất hóa học: silymarin có một số phản ứng đặc trưng của flavonoid như phản

ứng với FeCl3,với kiềm, với H2SO4 đậm đặc…[2]
1.1.2. Cơ chế tác dụng
Cơ chế tác dụng của silymarin trên gan bao gồm: Ổn định tế bào gan bằng cách ức
chế các chất độc với gan liên kết với receptor trên màng tế bào gan. Giảm quá trình oxy
hóa glutathion nên tăng nồng độ glutathion trong gan và ruột. Hoạt tính chống oxy hóa.

2


Kích thích ARN polymerase của ribosom và kích thích tổng hợp protein, do đó làm tăng
sự tái tạo của tế bào gan [34]
1.1.3. Chỉ định


Điều trị viêm gan cấp và mạn tính, suy gan, gan nhiễm mỡ



Bảo vệ tế bào gan và phục hồi chức năng gan cho những người uống rượu, bia, bị

ngộ độc thực phẩm, hóa chất, những người đang sử dụng các thuốc có hại tới tế bào gan
như thuốc điều trị bệnh lao, ung thư, đái tháo đường, các thuốc tác động đến thần kinh,

thuốc chống viêm không steroid…, những người có rối loạn chức năng gan với biểu hiện
mệt mỏi, chán ăn, ăn khó tiêu, vàng da, dị ứng, bí tiểu tiện, táo bón…


Phòng và điều trị hỗ trợ xơ gan và ung thư gan

1.1.4. Đặc điểm dược động học của silymarin
Nhìn chung, silymarin sau khi uống được hấp thu nhanh chóng với tmax khoảng 2 - 4
giờ và t1/2 là 6 giờ. Tuy nhiên, chỉ 20 - 50% silymarin đường uống được hấp thu từ đường
tiêu hóa sau khi uống và bị chuyển hóa mạnh bởi gan. 80% được bài tiết qua mật do liên
hợp với glucoronic và sulfate, và chỉ 3 - 8% được bài tiết qua nước tiểu. Nồng độ silybin
liên hợp trong mật cao gấp 60 lần trong huyết tương [34]. Silymarin bị chuyển hóa pha
1 bởi CYP450-2C8 và pha 2 bởi các phản ứng liên hợp với glucuronid, sulfat ở gan,
minh họa ở hình 1.2.
Sinh khả dụng của silymarin rất thấp. Nguyên nhân chủ yếu do: silymarin bị chuyển
hóa mạnh ở pha 2, khả năng thấm kém qua tế bào biểu mô ruột, độ tan trong nước thấp
và bị thải trừ nhanh chóng [18].

3


Hình 1.2. Con đường chuyển hóa silymarin trong cơ thể [34]
1.2. Tổng quan về động học kết tinh
1.2.1. Cơ chế kết tinh của dược chất
Quá trình kết tinh của dược chất từ dung dịch bao gồm 2 con đường: kết tinh qua cốt
và kết tinh trung gian qua dung dịch chứa tinh thể [24].

Hình 1.3. Mô hình mô tả quá trình kết tinh của dược chất [24]

4

1.2.1.1. Kết tinh qua cốt polyme
Quá trình hòa tan hệ chứa dược chất phụ thuộc vào nhiều yếu tố: tỷ lệ dược chất –
polyme, độ tan và độ nhớt của polyme, độ tan của dược chất (phụ thuộc vào dược chất
tồn tại ở dạng tinh thể hay vô định hình), cũng như các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình
hòa tan của dược chất như diện tích bề mặt. Khi lượng dược chất sử dụng cao hơn
polyme, thì tốc độ giải phóng thường được kiểm soát bởi dược chất, còn khi lượng dược
chất sử dụng ít hơn polyme thì tốc độ giải phóng thường được kiểm soát bởi polyme.
1.2.1.2. Kết tinh qua trung gian dung dịch
Trường hợp dược chất được giải phóng vào dung dịch nhanh hơn quá trình kết tinh
từ cốt polyme, thì sẽ tạo ra dung dịch quá bão hòa, khi đó cần đánh giá tác động của
polyme tới quá trình ức chế kết tinh của dược chất trong dung dịch quá bão hòa. Quá
trình kết tinh bao gồm hai giai đoạn: quá trình tạo mầm tinh thể từ những hạt nhỏ và quá
trình phát triển tinh thể từ mầm thành tinh thể (2 giai đoạn này có thể xảy ra đồng thời).
Mỗi quá trình này sẽ được mô tả sau đây.
• Quá trình tạo mầm tinh thể
Quá trình tạo mầm tinh thể: các phân tử tự tập hợp lại với nhau, khi đạt tới một giới
hạn nhất định thì sẽ xuất hiện mầm tinh thể. Quá trình này xảy ra trong dung dịch quá
bão hòa. Số lượng phân tử có thể từ mười cho tới vài nghìn. Các phân tử (A) có thể tập
hợp lại với nhau như mô hình sau [16]:
A + A ↔ A2

A2 + A ↔ A 3

An-1 + A ↔ An

Cứ như vậy, ion hay phân tử trong dung dịch tương tác với nhau tạo thành những khối
tồn tại trong thời gian ngắn, hoặc những lớp hay thậm chí có thể tạo ra mạng lưới tinh
thể. Quá trình này xảy ra nhanh chóng và chỉ có ở những phần dung dịch có trạng thái

quá bão hòa. Sau đó những mầm tinh thể này có thể bị hòa tan trở lại do nó rất kém ổn
định. Tuy nhiên, một khi những mầm tinh thể này đạt tới một kích thước nhất định thì
những hạt đó sẽ ổn định và tiếp tục phát triển tạo thành mầm tinh thể, rồi phát triển thành
tinh thể.
5


Mầm tinh thể có thể chia làm 2 loại: mầm sơ cấp và mầm thứ cấp [16].
Mầm sơ cấp xuất hiện trong những hệ mà trong đó không có bất kỳ một loại tinh thể
nào, mầm thứ cấp thì hình thành xung quanh những tinh thể đã có sẵn trong hệ, thường
là những dung dịch có sẵn tinh thể trong đó. Mầm sơ cấp có thể xảy ra một cách tự phát
hoặc là do sự tác động của những chất khác chẳng hạn như tạp chất xuất hiện trong dung
dịch.
Tốc độ tạo mầm J, được tính theo công thức sau [16]:
−

J=A

∆G∗ +∆Ga
kB T

Trong đó:
∆G* = ∆GS + ∆GV = 4пr2ɣ +

4
3

пr3∆Gv; ∆GV =

∆𝐻𝑓𝑢𝑠 (𝑇𝑚 − 𝑇)𝑇

2
𝑇𝑚

∆G*: năng lượng nhiệt động học ngăn cản quá trình tạo mầm; ∆Ga: năng lượng kích
hoạt để phân tử di chuyển tới các mầm tinh thể đang phát triển; ∆GS: năng lượng cần để
hình thành bề mặt mới; ∆GV: chênh lệch năng lượng tự do giữa pha vô định hình và pha
tinh thể; A: hệ số mũ; T: nhiệt độ; kB: hằng số Boltzman; ɣ: sức căng bề mặt giữa tiểu
phân và dung dịch; ∆Hfus: biến thiên nhiệt của phản ứng; Tm: nhiệt độ nóng chảy của
dạng tinh thể.
Công thức trên cho thấy:
Các hạt nhân cần đạt được một bán kính nhất định thì mới có thể phát triển tiếp để tạo
mầm. Tốc độ tạo mầm phụ thuộc vào nhiệt độ, khi mức chênh lệch (Tm - T) tăng thì tốc
độ tạo mầm tăng và tăng đến một giá trị cực đại sau đó giảm. Điều này được cho là do
khi giảm nhiệt độ thì tính linh động của phân tử giảm, độ nhớt tăng. Như vậy có thể thấy,
tốc độ tạo mầm phụ thuộc vào nhiều yếu tố gồm: nhiệt động học (độ tan, nhiệt độ,…),
động học (trạng thái quá bão hòa, tính linh động của phân tử,…), cấu trúc (liên kết
hydro,…). Ngoài ra, liên quan đến quá trình tạo mầm còn có thời gian mầm xuất hiện,
đó là khoảng thời gian từ khi hệ bào chế được cho vào dung dịch cho tới khi xuất hiện
mầm tinh thể: t = kc1-p
6


Trong đó: k: là hằng số; p: số lượng phân tử trong một hạt nhân tới hạn, c: nồng độ
dung dịch quá bão hòa ban đầu.
Thời gian này có thể từ vài giây cho tới vài ngày, phụ thuộc vào mức độ quá bão hòa
của dung dịch.
• Quá trình phát triển tạo tinh thể
Khi tồn tại các mầm kết tinh trong dung dịch, các phân tử trong dung dịch sẽ chuyển
dần tới bề mặt các mầm này và phát triển lớn dần tạo thành các tinh thể. Jackson đã đưa
ra mô hình lý thuyết tính toán tốc độ phát triển tinh thể như sau:

v=

6𝑎𝐷
ʌ2

∆𝑆

∆𝐺

𝑘

𝑘𝑇

𝑓𝑒𝑥𝑝 (− ) [1 − exp (−

)]

Trong đó: a: đường kính phân tử, D: hệ số khuếch tán, ʌ: khoảng cách khuếch tán; f:
tỷ lệ vùng bề mặt lớn lên; ∆S: sự chênh lệch entropy giữa 2 pha; k: hằng số khí
Boltzmann, ∆G: chênh lệch năng lượng tự do giữa 2 pha, T: nhiệt độ.
Tốc độ phát triển, trước tiên sẽ tăng khi nhiệt độ giảm, do sự tăng của lực nhiệt động
học, và sau đó sẽ giảm do giảm tính linh động của phân tử. Do đó, tốc độ phát triển từ
mầm thành tinh thể sẽ có một giá trị cực đại.
Nhìn chung, động học quá trình kết tinh: phụ thuộc vào tốc độ tạo mầm, tạo tinh thể,
thời gian để mầm hình thành. Nếu không có những yếu tố ảnh hưởng chẳng hạn như tạp
chất trong dung dịch thì thời gian để hình thành mầm là tương đối lớn.
1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình kết tinh của dược chất
1.2.2.1. Yếu tố về dược chất
• Yếu tố vể cấu trúc
Đặc tính cấu trúc thường được sử dụng để mô tả đặc điểm nhiệt động học của

trạng thái vô định hình so với dạng tinh thể. Đặc tính này bao gồm: entropy cấu trúc
(Sconf), biến thiên entropy (∆Sm), enthalpy cấu trúc (Hconf), năng lượng tự do cấu trúc
(Gconf), nhiệt dung cấu trúc (Cp, conf). Zhou [37] chỉ ra rằng những hợp chất có Sconf cao
nhất và tính linh động thấp nhất thì biểu hiện xu hướng kết tinh thấp nhất. Trong nghiên

7


cứu so sánh độ ổn định vật lý của hệ phân tán rắn chứa felodipin và nifedipin, Marsac
[21] đã chỉ ra rằng nifedipin kết tinh dễ dàng hơn felodipin do lực thúc đẩy nhiệt động
học cho quá trình kết tinh của nifedipin là cao hơn so với felodipin (Gconf).
• Tính linh động của phân tử
Quá trình kết tinh bị ảnh hưởng mạnh bởi sự chuyển động của các phân tử [33].
Thông thường, tốc độ kết tinh sẽ tăng nếu như tính linh động của phân tử tăng, tất cả các
yếu tố khác được giữ cố định. Trong nhiều yếu tố làm tăng tính linh động của phân tử
thì nhiệt độ và độ ẩm là quan trọng nhất.
Tính linh động của phân tử thay đổi theo nhiệt độ. Tính linh động ảnh hưởng khác
nhau tới quá trình tạo mầm và quá trình tạo tinh thể. Tốc độ tạo mầm tối đa thường xảy
ra ở nhiệt độ thấp hơn so với tốc độ tạo tinh thể [21].
Andronis chỉ ra rằng khi tăng độ ẩm bảo quản hệ phân tán indomethacin thì cũng
làm tăng độ ẩm hấp thụ vào hệ, dẫn đến làm giảm Tg và làm tăng tốc độ kết tinh [31].
Trong nghiên cứu về ảnh hưởng của độ ẩm tới quá trình kết tinh của felodipin và
nifedipin [25], Marsac [21] cho thấy tốc độ tạo mầm tinh thể của cả 2 dược chất này như
một hàm của độ ẩm. Khi tăng độ ẩm từ 0% tới 75%, tốc độ tạo mầm của hệ chứa nifedipin
tăng từ 2000/m3/s lên tới 400000/m3/s, còn với hệ chứa felodipin thì tốc độ tăng chậm
hơn, từ 300/m3/s lên tới 2000/m3/s.
Ngoài nhiệt độ, độ nhớt cũng là một yếu tố tác động tới tính linh động của phân tử.
1.2.2.2. Yếu tố về tá dược
Những hệ vô định hình đơn thành phần, dược chất sẽ kết tinh nhanh hơn hạn sử dụng
mong muốn của sản phẩm, vì vậy cần thiết phải đưa thêm vào những chất ức chế kết

tinh. Từ nhiều năm nay, đã biết tới việc kết hợp dược chất với polyme để cải thiện kết
tinh trong suốt quá trình bảo quản cũng như tăng cường khả năng hòa tan. Những chất
khác thêm vào có thể là chất diện hoạt, nó thường được thêm vào để cải thiện phương
pháp bào chế hoặc đặc tính giải phóng thuốc. Trong nội dung của khóa luận, chủ yếu
bàn về ảnh hưởng của polyme đến quá trình kết tinh của dược chất.
8


Tốc độ kết tinh của dược chất rất phức tạp và phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm
xu hướng kết tinh của bản thân dược chất [24], nhiệt độ bảo quản [29], hàm lượng nước
[23], lượng và loại polyme sử dụng. Giả định rằng polyme được trộn lẫn với dược chất
ở mức độ phân tử, thì người ta phải xem xét tới hiệu quả ức chế kết tinh của những
polyme được thêm vào. Polyme được chứng minh có khả năng làm giảm xu hướng kết
tinh của dược chất và tăng độ ổn định của hệ, bao gồm giảm tính linh động phân tử, phá
vỡ tương tác dược chất – dược chất [22], [35], và hình thành tương tác đặc trưng dược
chất – polyme [16], [17].
Zhang et al. [36] đã nghiên cứu ảnh hưởng của polyme đến quá trình kết tinh dược
chất từ hệ tự nhũ hóa có chứa carbamazepin ở trong nước. Kết quả cho thấy công thức
hệ tự nhũ hóa chứa PVP K90 2% ức chế kết tinh hiệu quả trong 24 giờ. Thêm vào công
thức hệ tự nhũ hóa PVP K30 2% hoặc PVP K60 kéo dài khả năng ức chế kết tinh đến 4
giờ.
Tuy nhiên, khả năng ổn định hệ của từng loại polyme xuất hiện cũng phụ thuộc vào
xu hướng kết tinh vốn có của nguyên liệu dược chất tinh khiết. Quan sát thấy rằng hệ
ketoconazol không tái kết tinh khi làm nóng lại tới điểm chảy, nhưng chỉ bằng cách thêm
vào những hạt tinh thể có thể khởi động quá trình tái kết tinh của dạng tinh thể [14].
Trong hệ có PVP, quá trình tái kết tinh của dược chất, thậm chí là khi có hạt tinh thể,
vẫn không quan sát thấy cho tới 30 ngày bảo quản ở nhiệt độ phòng và RH 52%. Trong
ví dụ này, không có tương tác dược chất - polyme đặc biệt nào được phát hiện, vì vậy sự
ổn định của hệ vô định hình ketoconazol được cho là do sự ổn định của hệ vô định hình
tinh khiết [15].

Như vậy, những nghiên cứu này chỉ ra rằng polyme có nhiều hiệu quả ổn định với
những dược chất mà bản chất của chúng ổn định trong trạng thái tinh thể.
Trong hệ tự nhũ hóa siêu bão hòa, polyme ức chế kết tinh đóng vai trò quan trọng nhất
do tạo ra và duy trì trạng thái siêu bão hòa sau khi pha loãng hệ với dịch tiêu hóa mà
không cần dùng đến nồng độ chất diện hoạt cao để ức chế kết tủa, từ đó tăng tốc độ và
mức độ hấp thu so với hệ tự nhũ hóa thông thường đồng thời hạn chế tác dụng phụ của
9


chất diện hoạt trên đường tiêu hóa [33]. Các polyme ức chế kết tinh thường sử dụng là:
PVP [31], polyme dẫn xuất của cellulose tan trong nước, sử dụng nhiều nhất là HPMC
[8], poloxame [30]. Cơ chế ức chế kết tinh chủ yếu của polyme là ức chế sự tạo mầm
tinh thể và ức chế sự lớn lên của tinh thể bằng cách hấp phụ lên trên bề mặt mầm tinh
thể, dựa trên tương tác giữa polyme và dược chất thông qua các liên kết hóa học, thường
là liên kết hydro [25]. Việc hiểu tường tận về cơ chế ức chế kết tinh của polyme có thể
giúp sự lựa chọn polyme hiệu quả hơn.
1.3. Tổng quan về hệ tự nhũ hóa siêu bão hòa
1.3.1. Định nghĩa
Hệ tự nhũ hóa (TNH) là một hỗn hợp chứa các thành phần: dược chất, dầu, chất diện
hoạt, đồng diện hoạt. Hệ TNH là hệ lỏng, thường được đóng vào nang mềm hay nang
cứng để phân liều. Hệ có đặc điểm khi được pha loãng với nước dưới sự khuấy trộn nhẹ
nhàng sẽ tự nhũ hóa tạo ra nhũ tương [6], [12], [26].
Hệ tự nhũ hóa siêu bão hòa (TNHSBH) là công thức được thay đổi từ hệ TNH thông
thường, có chứa lượng chất diện hoạt giảm đi và có thêm polyme ức chế kết tinh nhằm
mục đích duy trì trạng thái siêu bão hòa của dược chất khi nhũ hóa với nước [9]. Ở trạng
thái siêu bão hòa, nồng độ dược chất trong nhũ tương cao hơn đáng kể giới hạn độ tan
bão hòa và do đó, cho phép tăng tốc độ và mức độ hấp thu dược chất [33].
1.3.2. Ưu nhược điểm
1.3.2.1. Ưu điểm
So với hệ tự nhũ hóa thông thường, hệ tự nhũ hóa siêu bão hòa có một số ưu điểm

sau:
- Hệ TNHSBH tăng một cách có hiệu quả tốc độ và mức độ hấp thu đường uống so
với hệ TNH [8], [9], [10]. Năm 2003, Ping Gao và cộng sự đã tiến hành bào chế hệ tự
nhũ hóa siêu bão hòa của paclitaxel và so sánh sinh khả dụng với hệ tự nhũ hóa thông
thường, kết quả hệ tự nhũ hóa siêu bão hòa có AUC0-∞ = 443 ± 202 ng.h/ml, cao hơn gấp
khoảng 10,5 lần so với hệ tự nhũ hóa thông thường (AUC0-∞ = 42,1 ± 54,7 ng.h/ml); Cmax
10


= 227 ± 104 ng/ml cao hơn 17 lần so với hệ tự nhũ hóa thông thường (Cmax =13,1 ± 14,2
ng/ml), qua đó có thể thấy ưu điểm về mặt hấp thu đường uống của hệ tự nhũ hóa siêu
bão hòa so với hệ tự nhũ hóa thông thường.

Hình 1.4. Hình minh họa cơ chế hấp thu của hệ TNH và TNHSBH [11]
Trước hết ta nói về cơ chế tăng hấp thu của hệ tự nhũ hóa và tự nhũ hóa siêu bão hòa.
Sự hấp thu dược chất qua đường uống của 2 hệ tăng lên nhờ tăng cường đưa dược chất
đến tế bào hấp thu ở ruột (enterocyte). Hình 1.3 minh họa các con đường đưa dược chất
đến tế bào hấp thu ruột: Thứ nhất, con đường vi nhũ tương: hệ tự nhũ hóa/tự nhũ hóa
siêu bão hòa sau khi pha loãng với nước, tạo thành các giọt nhũ tương/vi nhũ tương, hấp
thu trực tiếp vào tế bào hấp thu ruột; thứ 2, con đường khuếch tán thụ động trong pha
nước: dược chất ở dạng tự do trong pha nước, nhờ sự chênh lệch nồng độ giữa 2 bên
màng nên khuếch tán thụ động vào trong tế bào hấp thu ruột; thứ 3, con đường phân bố
vào micell với acid mật: dược chất tự do được phân bố vào trong micell của acid mật và
nhờ micell vận chuyển tới tế bào hấp thu ruột [9]. Sau khi thấm vào tế bào hấp thu ruột,
dược chất có thể được khuếch tán trực tiếp hoặc phân bố vào các chylomicron và được
vận chuyển tới hệ bạch huyết hoặc vào tĩnh mạch, đi vào vòng tuần hoàn [13].

11

So với hệ tự nhũ hóa, hệ tự nhũ hóa siêu bão hòa không những cũng tăng sự hấp thu
dược chất tới tế bào ruột bằng con đường hấp thu trực tiếp từ nhũ tương hoặc vi nhũ
tương, mà hơn nữa với sự có mặt của polyme ức chế kết tinh, trạng thái siêu bão hòa
được tạo ra và ổn định, do đó nồng độ dược chất tự do cao hơn so với khi pha loãng hệ
tự nhũ hóa. Nồng độ dược chất tự do cao hơn có thể giúp dược chất khuếch tán trực tiếp
tới tế bào hấp thu ruột nhiều hơn (do chênh lệch gradient nồng độ lớn hơn), hoặc phân
bố nhiều hơn vào micell của acid mật và cũng được vận chuyển nhiều hơn tới tế bào hấp
thu ruột. Tóm lại, nhờ tạo ra và duy trì trạng thái siêu bão hòa sau khi pha loãng bởi dịch
tiêu hóa, hệ tự nhũ hóa siêu bão hòa đạt nồng độ dược chất tự do cao hơn, do đó tăng
vận chuyển dược chất đến tế bào hấp thu ruột bằng con đường khuếch tán thụ động trong
nước hoặc phân bố vào micell với acid mật, và kết quả là tăng sự hấp thu dược chất
đường uống [9].
- Hệ TNHSBH giảm lượng chất diện hoạt so với hệ TNH, do đó an toàn hơn trên
đường tiêu hóa. Bởi vì hệ tự nhũ hóa thường gặp vấn đề: dược chất có thể bị tủa lại khi
hệ TNH bị pha loãng bởi dịch tiêu hóa. Xu hướng dược chất bị tủa lại khi pha loãng sẽ
tăng lên nếu dịch pha loãng là các dung môi thân nước. Việc tủa lại dược chất sẽ mất đi
những ưu điểm của hệ TNH về hấp thu dược chất [4], [26]. Vì vậy, phải sử dụng nồng
độ cao chất diện hoạt để ngăn cản hiện tượng kết tủa này, tuy nhiên lại tăng nguy cơ tác
dụng phụ trên đường tiêu hóa [28], [32]. Ngược lại, hệ TNHSBH giảm lượng chất diện
hoạt trong công thức nên có thể giảm tối thiểu tác dụng phụ trên đường tiêu hóa. Hệ tự
nhũ hóa siêu bão hòa có chứa một polyme ngăn cản hoặc làm giảm tối thiểu hiện tượng
kết tủa [33], do đó có thể giảm lượng chất diện hoạt mà không làm ảnh hưởng đến ưu
điểm về mặt hấp thu của hệ.
- So với hệ TNH, hệ TNHSBH có thể nạp vào lượng dược chất lớn hơn. Do hệ TNH
gặp phải khó khăn khi nạp lượng dược chất quá cao, dẫn đến khi pha loãng bởi dịch tiêu
hóa, dược chất đạt trạng thái siêu bão hòa không bền dẫn đến hiện tượng kết tủa, vì vậy
để đảm bảo hiệu quả của hệ tự nhũ hóa chỉ có thể nạp lượng dược chất đến một giới hạn
12

nhất định. Ngược lại, hệ TNHSBH có thành phần polyme duy trì ổn định trạng thái siêu
bão khi pha loãng hệ với dịch tiêu hóa, vì vậy cho phép tăng lượng dược chất nạp vào
hệ mà không gặp hoặc hạn chế gặp hiện tượng kết tủa.
1.3.2.2. Nhược điểm
- Cũng như hệ tự nhũ hóa, thí nghiệm in vitro để đánh giá đặc tính của hệ tự nhũ hóa
siêu bão hòa vẫn chưa được chuẩn hóa. Một số thí nghiệm in vitro để đánh giá: thí nghiệm
thử hòa tan để đánh giá sự phụ thuộc nồng độ thuốc theo thời gian,đánh giá thời gian tồn
tại của trạng thái siêu bão hòa và đánh giá đặc tính của kết tủa [33], thí nghiệm thử khả
năng giải phóng dược chất [31]…
- Độ ổn định: do cấu trúc hóa lý của hệ TNHSBH là dạng hỗn dịch có pha phân tán là
polyme (ví dụ ở nghiên cứu bào chế hệ tự nhũ hóa siêu bão hòa chứa paclitaxel [10],
HPMC được phân tán dưới dạng hỗn dịch) nên không ổn định về mặt nhiệt động học
bằng hệ TNH (cấu trúc hóa lý dạng dung dịch vì các thành phần tan hoàn toàn vào nhau).
Trong thời gian bảo quản thực tế, polyme có thể bị tách ra, vón cục lại khó phân tán, do
đó khi pha loãng hệ với nước, polyme khó hòa tan hơn làm giảm hiệu quả ức chế kết
tinh, giảm ưu điểm của hệ so với hệ TNH.
- Cũng như hệ tự nhũ hóa, các lipid sử dụng trong công thức có thể bị oxy hóa, vì thế
để đảm bảo độ ổn định nên có thêm chất chống oxy hóa tan trong dầu ở trong công thức
[12], [26].
1.4. Các nghiên cứu về hệ tự nhũ hóa siêu bão hòa
Trong những năm gần đây, hệ tự nhũ hóa siêu bão hòa đã và đang được nghiên cứu
cũng như ứng dụng nhằm mục tiêu nâng cao sinh khả dụng của thuốc, đặc biệt là các
thuốc tan kém trong nước. Các nghiên cứu nổi bật như:
a. Phát triển công thức TNHSBH của paclitaxel nhằm tăng SKD đường uống
Với các thành phần Paclitaxel, Ethanol, PEG 400, Cremophor EL, Glyceryl dioleat,
HPMC-E5LV [10] được bào chế theo phương pháp: hòa tan dược chất với hỗn hợp đồng

13

diện hoạt ở 50-600C, để nguội, thêm pha dầu, diện hoạt, tiếp tục lắc đến khi đồng nhất,
sau đó phối hợp polyme vào, trộn đều đến khi thu được hỗn dịch HPMC đồng nhất.
Kết quả:


In vitro: Nồng độ paclitaxel theo thời gian trong hệ TNHSBH chứa HPMC cao
hơn đáng kể so với hệ TNH không có HPMC



In vivo: Trên mô hình chuột: hệ TNHSBH cho nồng độ Cmax cao gấp khoảng 10
lần và SKD (F ~ 9,5%) cao hơn so với công thức Taxol đường uống (F ~ 2%) và
công thức TNH (F ~ 1%)
b. Nâng cao sinh khả dụng đường uống của PNU-91325, một dược chất kém tan

trong nước bằng công thức siêu bão hòa
Thành phần của hệ: PNU-91325, PEG 400, Cremophor EL, DMA, Pluronic-L44,
GDO/ GMO, HPMC E50LV [8] được bào chế theo phương pháp: hòa tan dược chất trong
các thành phần dầu, diện hoạt, đồng diện hoạt, phối hợp HPMC vào và lắc xoáy thu được
hỗn dịch đồng nhất
Kết quả:


In vitro: Nồng độ dược chất theo thời gian của hệ TNH siêu bão hòa ở mức cao

hơn so với dạng bào chế khác (dung dịch dược chất trong PEG 400, Tween 80…)


In vivo: Trên mô hình chó: SKD đường uống ~ 76%, cao hơn dung dung dịch PEG

400 (~ 12%), Tween 80 (~ 68%)
c. Đánh giá đặc tính và tối ưu hóa hệ tự nhũ hóa siêu bão hòa chứa AMG 517 nhằm
tăng hấp thu đường uống
Thành phần của hệ: AMG 517, Capmul MCM, Tween 80, PEG 400, HPMC E5 [33]
được bào chế theo phương pháp: hòa tan dược chất với chất diện hoạt, đồng diện hoạt ở
50-600C đến khi tan hoàn toàn, để nguội, thêm pha dầu vào, tiếp tục lắc đến khi đồng
nhất, phối hợp polyme, lắc xoáy 60 giây đến khi thu được hỗn dịch đồng nhất
Kết quả:

14




In vitro: Nồng độ thuốc theo thời gian của hệ TNHSBH chứa HPMC cao hơn rõ

ràng so với hệ TNHSBH chứa PVP hay hệ TNH không có polyme.


In vivo: Trên mô hình khỉ: Cmax trung bình và AUC cao hơn 30% khi so sánh với

hỗn dịch trong nước ở liều 12,5 mg

15