ĐIỀU CHẾ HẠT NANO KETOPROFEN EUDRAGIT RS

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐIỀU CHẾ HẠT NANO KETOPROFEN - EUDRAGIT RS

Ngành học

: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Sinh viên thực hiện

: TRẦN TẤN KHẢI

Niên khóa

: 2007 - 2011

Tháng 07/2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐIỀU CHẾ HẠT NANO KETOPROFEN - EUDRAGIT RS

Hướng dẫn khoa học

Sinh viên thực hiện

ThS. NGUYỄN TUẤN ANH

TRẦN TẤN KHẢI

Tháng 07/2011


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn đến
Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh, ban chủ nhiệm Bộ
môn Công nghệ Sinh học, cùng tất cả quý thầy cô đã tận tình chỉ dạy, truyền đạt những
kiến thức quý báu cho tôi trong suốt thời gian học tại trường.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến ThS. Nguyễn Tuấn Anh công tác tại
Phòng thí nghiệm Công nghệ Nano – Đại học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh, đã tạo điều
kiện thuận lợi, tận tình chỉ bảo, truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu
cho tôi trong suốt thời gian thực hiện và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.
Xin cám ơn Dược sĩ Lê Ngọc Thành Nhân, ThS. Đào Thị Phương Tuyền đã
động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành tốt luận văn này.
Tôi xin chân thành cám ơn đến ban giám đốc cùng tất cả các anh, chị Phòng thí
nghiệm Công nghệ Nano – Đại học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho
tôi được thực tập tốt nghiệp cũng như đóng góp nhiều kinh nghiệm quý báu để tôi
hoàn thành tốt luận văn này.
Con xin bày tỏ lòng kính yêu và biết ơn sâu sắc đối với cha, mẹ; cám ơn cha,
mẹ luôn tin tưởng, yêu thương, luôn tạo mọi điều kiện tốt nhất để con học tập tốt.
Cuối cùng, xin cám ơn các bạn lớp DH07SH, cùng những người bạn thân đã
luôn ủng hộ, động viên tôi trong những lúc khó khăn nhất.

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2011
Sinh viên thực hiện

Trần Tấn Khải

i


TÓM TẮT
Ketoprofen là dược chất thuộc nhóm chất chống viêm không steroid có tác
dụng giảm đau, thường được dùng để điều trị bệnh thấp khớp và viêm khớp. Tuy nhiên
nhược điểm của Ketoprofen là thời gian bán thải ngắn, sinh khả dụng thấp và nhiều tác
dụng phụ, điều đó gây trở ngại rất lớn cho bệnh nhân, đặc biệt là những bệnh nhân
phải sử dụng thuốc lâu ngày. Để khắc phục nhược điểm trên, một phương pháp tiếp
cận mới là điều chế những hạt nano chứa Ketoprofen và polyme được thực hiện. Với
đặc tính phóng thích kéo dài của những hạt nano polyme, bằng kết quả thực nghiệm
của phương pháp tiếp cận mới này hứa hẹn cải thiện tính sinh khả dụng của sản phẩm.
Hạt nano Ketoprofen – Eudragit RS đã được điều chế bằng phương pháp nhũ
hóa bay hơi dung môi. Mục đích của nghiên cứu này là để khảo sát sự ảnh hưởng của
nồng độ Eudragit RS trong dung môi lên kích thước của hạt, kế đến là đánh giá một số
tính chất hóa lý học quan trọng của hạt. Cuối cùng là đánh giá khả năng phóng thích
dược chất trong môi trường pH 1,2 và pH 7,4.
Kích thước của hạt nano phụ thuộc vào nồng độ Eudragit RS/dung môi. Hạt
nano đã được điều chế thành công có hình dạng tròn khá đồng đều với kích thước cỡ
100 nm. Qua khảo sát của phổ hồng ngoại (FTIR) chỉ ra rằng có sự tương tác giữa
Ketoprofen và polyme Eudragit RS. Kết quả định lượng bằng phổ UV – Vis đã cho
thấy hàm lượng Ketoprofen là 9,64%. Trong môi trường acid (pH 1,2) hạt nano
Ketoprofen – Eudragit RS phóng thích dược chất là 14,95% sau 2 giờ, trong môi
trường đệm (pH 7,4) hạt phóng thích dược chất là 62,47% sau 4 giờ.

ii


SUMMARY
Thesis title: “Prepared nanoparticles Ketoprofen – Eudragit RS”.
Ketoprofen is analgestic drug classified into non-steroidal anti-inflammatory
group. It is commonly used to treat rheumatism and arthritis. However, the
conventional capsule of Ketoprofen has several disadvantages, as the short half-life,
low bioavailability and the side effects. Consequently, it causes many problems for
patients who have to use this drug for long time. To overcome these disadvantages, a
new approach for preparation of nanoparticles containing Ketoprofen and polymer is
proposed. With sustained-release properties of the polymeric nanoparticles, the
experimental results demonstrate that the proposed approach is promising method to
improve bioavailability of product.
Nanoparticles containing Ketoprofen and Eudragit RS were prepared by
emulsion solvent evaporation method. The purpose of this research was to
investigation effect of the Eudragit RS concentration in organic solvent to the size.
Next, we pointed out several important chemical and physical properties of
nanoparticles. Finally, an evaluation of the ability to release drug at the condition of
pH 1.2 and pH 7.4.
The size of the nanoparticles depended on Eudragit RS concentration in the
organic solvent. Nanoparticles were prepared successfully with spherical in shape,
quite homologous and its size about 100 nm. Investigation of fourier transform
infrared spectroscopy (FTIR) indicated that there were the interations between the
drug and polyme Eud RS. Result of quantitative analysis by ultraviolet – vissible (UV
– Vis) showed that the concentration of Ketoprofen was 9.64%. In acidic conditions
(pH 1.2) nanoparticles Ketoprofen – Eudragit RS released 14.95% after 2 hours, in
buffer conditions pH 7.4 they released 62.47% after 4 hours.
Keywords: nanoparticles, nano Ketoprofen, emulsion solvent evaporation
method.

iii


MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN...................................................................................................................i
TÓM TẮT....................................................................................................................... ii
SUMMARY................................................................................................................... iii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iv
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ......................................................................... vii
DANH SÁCH CÁC BẢNG ........................................................................................ viii
DANH SÁCH CÁC HÌNH ............................................................................................ ix
Chương 1 MỞ ĐẦU ........................................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề .................................................................................................................1
1.2. Mục tiêu đề tài ..........................................................................................................1
1.3. Yêu cầu của đề tài.....................................................................................................2
Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...............................................................................3
2.1. Hạt nano – polyme dùng trong dược phẩm ..............................................................3
2.1.1. Cấu trúc hạt nano polyme ......................................................................................3
2.1.2. Tính chất bề mặt ....................................................................................................3
2.1.3. Những phương pháp xác định kích thước, hình thái .............................................4
2.1.4. Phương pháp đánh giá tương tác dược chất – polyme ..........................................6
2.2. Hạt nano Ketoprofen – Eudragit RS.........................................................................7
2.2.1. Dược chất Ketoprofen ...........................................................................................7
2.2.1.1. Dược lý và cơ chế tác dụng ................................................................................8
2.2.1.2. Dược động học ...................................................................................................9
2.2.2. Polyme Eudragit RS ..............................................................................................9
2.3. Một số phương pháp điều chế hạt nano – polyme..................................................11
2.3.1. Phương pháp chế tạo từ monome ........................................................................11
2.3.1.1. Phương pháp nhũ hóa bay hơi dung môi ..........................................................11

2.3.1.2. Phương pháp khuếch tán nhũ tương .................................................................11
2.3.1.3. Phương pháp muối hóa .....................................................................................12
2.3.1.4. Phương pháp ngưng tụ nano .............................................................................12
2.3.2. Phương pháp chế tạo hạt nano polyme ở dạng bột khô.......................................13
iv


2.3.3. Hiệu suất tạo hạt và phóng thích dược chất.........................................................14
2.4. Quá trình đông khô tạo bột khô chứa hạt nano ......................................................15
Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................17
3.1. Thời gian và địa điểm thực hiện .............................................................................17
3.2. Vật liệu ...................................................................................................................17
3.2.1. Nguyên liệu – hóa chất ........................................................................................17
3.2.2. Thiết bị.................................................................................................................17
3.3. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................18
3.3.1. Điều chế hạt nano Ketoprofen - Eudragit RS ......................................................18
3.3.1.1.Thử nghiệm điều chế hạt nano Ketoprofen - Eudragit RS……..……............. 18
3.3.1.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ Eudragit RS/acetone (kl/tt) ....................19
3.3.1.3. Đông khô hỗn dịch nano...................................................................................21
3.3.2. Các phương pháp xác định tính chất hóa lý ........................................................22
3.3.2.1. Đánh giá kích thước hạt trung bình bằng DLS.................................................22
3.3.2.2. Xác định hình học bề mặt hạt nano bằng SEM ................................................22
3.3.2.3. Xác định kích thước hạt bằng TEM .................................................................23
3.3.2.4. Đánh giá tương tác Ketoprofen – Eudragit RS bằng phổ FTIR .......................23
3.3.3. Đánh giá định tính, định lượng hàm lượng Keto bằng phổ UV - Vis .................24
3.3.4. Đánh giá độ phóng thích dược chất từ hạt Ketoprofen - Eudragit RS ................25
3.3.5. Xử lý số liệu ........................................................................................................27
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................................28
4.1. Kết quả điều chế hạt nano Ketoprofen – Eudragit RS ...........................................28
4.1.1. Kết quả thử nghiệm điều chế hạt nano Ketoprofen – Eudragit RS .....................28

4.1.2. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ Eudragit RS/acetone (kl/tt) ...........29
4.1.3. Kết quả của quá trình đông khô với tỉ lệ tá dược bảo vệ khác nhau ...................31
4.2. Kết quả xác định tính chất hóa lý của hạt nano Ketoprofen - Eudragit RS ...........34
4.2.1. Kết quả đánh giá kích thước hạt trung bình bằng DLS .......................................34
4.2.2. Kết quả đánh giá hình học bề mặt hạt nano bằng SEM ......................................34
4.2.3. Kết quả xác định kích thước hạt bằng TEM........................................................36
4.2.4. Kết quả đánh giá tương tác Ketoprofen – Eudragit RS bằng FTIR ....................36
4.3. Kết quả định tính, định lượng hàm lượng Keto bằng phổ UV – Vis .....................38
4.4. Kết quả đánh giá độ phóng thích dược chất ...........................................................39
v


4.5. Mô hình hạt nano Ketoprofen – Eudragit RS .........................................................41
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..........................................................................43
5.1. Kết luận...................................................................................................................43
5.2. Đề nghị ...................................................................................................................43
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................44
PHỤ LỤC

vi


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CRD

: Completety radomized design

DLS

: Dynamic light scatering

DNA

: Deoxyribonucleic acid

DSC

: Differential thermal calorimeetry

DTA

: Differential thermal analysis

ESEM

: Environmental scanning electron microscopy

Eud

: Eudragit

FTIR

: Fourier transform infrared

HPLC

: High performance liquid chromatography

Keto

: Ketoprofen

kl

: Khối lượng

Mw

: Molecular Weight

nm

: Nano mét

NMR

: Nuclear magnetic resonance

NSAID

: Non - steroidal anti – inflammatory drugs

PE

: Polyelectrolyte

PEG

: Poly(ethylene glycol)

pK a

: Acid dissociation constant

PLA

: Poly(d, 1-lactic acid)

PSS

: Poly(styrene sulfonate)

PTN

: Phòng thí nghiệm

PTDC

: Phóng thích dược chất

SFL

: Spay freezing into liquid

SEM

: Scanning electron microscope

TEM

: Transmission electron microscope

Tg

: Glass transition temperature

USP-NF25

: United States Pharmacoeia – National formulary 25

UV – Vis

: Ultraviolet – Vissible

XRD

: X – Ray difraction
vii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Nhiệt thuỷ tinh hoá của hạt nano được chế tạo từ Ketoprofen ........................7
Bảng 2.2 Đặc tính hóa lý của Ketoprofen .......................................................................8
Bảng 2.3 Các loại polyme và phương pháp chế tạo hạt nano .......................................10
Bảng 3.1 Nguyên liệu dùng trong nghiên cứu chế tạo hạt nano Keto – Eud RS ..........17
Bảng 3.2 Các thiết bị dùng để chế tạo, phân tích và kiểm nghiệm hạt nano ................18
Bảng 3.3 Thí nghiệm sự ảnh hưởng của nồng độ Eud RS bằng thiết bị siêu âm .........20
Bảng 3.4 Thí nghiệm sự ảnh hưởng của nồng độ của Eud RS bằng thiết bị khuấy từ .21
Bảng 3.5 Các tỷ lệ tá dược dùng để khảo sát mẫu đông khô ........................................22

Bảng 4.1 Kết quả ảnh hưởng của nồng độ Eud RS lên kích thước hạt bằng siêu âm...29
Bảng 4.2 Kết quả ảnh hưởng của nồng độ Eud RS lên kích thước hạt bằng khuấy từ .30
Bảng 4.3 Kết quả quá trình đông khô với tỉ lệ tá dược khác nhau................................31
Bảng 4.4 Thông số chế tạo mẫu S – 2...........................................................................34
Bảng 4.5 Kết quả định lượng hàm lượng Ketoprofen trong mẫu thử S – 2..................39
Bảng 4.6 Dược chất phóng thích trong môi trường pH 1,2 ..........................................39
Bảng 4.7 Dược chất phóng thích trong môi trường pH 7,4 ..........................................40

viii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc của hạt thuốc kích thước nano. ................................................3
Hình 2.2 Sự hấp thụ liên tục của chuỗi điện giải trên hạt tích điện. ...............................4
Hình 2.3 Tương tác giữa tia electron sơ cấp và bề mặt khối vật liệu. ............................5
Hình 2.4 Ảnh TEM của những hạt nano Ketoprofen chế tạo bằng phun sấy .................6
Hình 2.5 Cấu trúc phân tử của Ketoprofen. ....................................................................7
Hình 2.6 Cấu trúc phân tử của Eudragit RS. ................................................................10
Hình 2.7 Nguyên tắc của phương pháp polyme hóa vi nhũ tương. ..............................13
Hình 2.8 Sơ đồ sự hình thành hạt từ phương pháp phun sấy. .......................................13
Hình 2.9 Sơ đồ minh họa cơ cấu thiết bị SFL ..............................................................14
Hình 3.1 Sơ đồ điều chế bột nano Ketoprofen - Eudragit RS ......................................19
Hình 3.2 Thiết bị thử độ hòa tan. ..................................................................................25
Hình 4.1 Đồ thị phân bố kích thước hạt mẫu RS. .........................................................28
Hình 4.2 Ảnh TEM của mẫu RS. ..................................................................................29
Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của nồng độ Eud RS/acetone. ......................31
Hình 4.4 Mẫu S – 2 với tá dược bảo vệ so với khối lượng hạt là 1:1 ...........................32
Hình 4.5 Quy trình điều chế bột khô nano Ketoprofen - Eudragit RS. ........................33
Hình 4.6 Đồ thị phân bố kích thước hạt mẫu S – 2. .....................................................34
Hình 4.7 Ảnh SEM của Ketoprofen nguyên liệu, độ phân giải là X2.000. ..................35

Hình 4.8 Ảnh SEM của Eudragit RS, độ phân giải là X150. .......................................35
Hình 4.9 Ảnh SEM của bột nano S – 2, độ phân giải là X90.000. ...............................35
Hình 4.10 Ảnh TEM bột nano S – 2. ............................................................................36
Hình 4.11 Phổ FTIR Ketoprofen, Eud RS và bột nano S – 2. ......................................37
Hình 4.12 Phổ UV – Vis của Ketoprofen chuẩn. .........................................................38
Hình 4.13 Phổ UV – Vis của mẫu S – 2. ......................................................................38
Hình 4.14 Đồ thị biểu diễn dược chất phóng thích trong môi trường pH 1,2. .............40
Hình 4.15 Đồ thị biểu diễn dược chất phóng thích trong môi trường pH 7,4. .............40
Hình 4.16 Mô hình hạt nano Ketoprofen – Eudragit RS. .............................................41

ix


Chương 1 MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Ketoprofen là dược chất thuộc nhóm chất chống viêm không steroid có tác
dụng giảm đau, thường được sử dụng trong điều trị bệnh thấp khớp, viêm khớp mãn
tính. Đây là những bệnh đòi hỏi phải dùng thuốc trong thời gian dài. Tuy nhiên một
trong những nhược điểm của Ketoprofen là có thời gian bán thải ngắn và gây kích ứng
dạ dày, do đó gây bất lợi cho bệnh nhân, đặc biệt là những bệnh nhân phải điều trị lâu
ngày (Nguyễn Thị Lai và ctv, 2006; Dược thư quốc gia, 2002). Để khắc phục nhược
điểm đó, một phương thức tiếp cận mới là điều chế hạt nano chứa Ketoprofen và
polyme đã được đề xuất.
Hạt nano với ưu điểm kích thước kết hợp với đặc tính của polyme trong cấu
trúc hạt giúp vận chuyển, kiểm soát sự phóng thích dược chất. Hạt nano dễ dàng phân
bố chính xác vào tế bào ung thư hoặc mao mạch khối u và tăng hiệu quả trị liệu ở mục
tiêu. Ngoài ra, hạt nano còn ngụy trang trước sự thực bào của hệ miễn dịch bằng cách
thay đổi tính chất bề mặt, bám dính vào màng sinh học và cải thiện sinh khả dụng.
Theo Moein Moghimi và ctv (2005) công nghệ nano là một trong những chiến
lược công nghệ mũi nhọn trên thế giới đang được ứng dụng rộng rãi và có hiệu quả

trong y – dược như: phân tách tế bào (magnetic cell separation), hệ trị liệu (drug
delivery system), tăng độ sắc nét hình ảnh trong cộng hưởng từ hạt nhân (MRI contrast
enhancement) vì kích thước của nó sánh ngang được với virus (20 - 450 nm), protein
(5 - 50 nm), gen (10 - 100 nm). Trong ngành dược, các sản phẩm ứng dụng công nghệ
nano có thể được phân thành hai lĩnh vực chính: thuốc tạo ra bởi công nghệ nano
(nanoengineered drug) và hệ dẫn thuốc nano (carriers drug). Một khi các phân tử thuốc
được điều chế có các đặc tính hóa lý mong muốn thì chúng sẽ bền vững hơn về mặt
hóa học, tăng hiệu quả điều trị.
Xuất phát từ những cơ sở trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Điều chế
hạt nano Ketorofen – Eudragit RS” kết quả của đề tài sẽ góp phần mở đường cho sự
ứng dụng công nghệ nano trong sản xuất dược phẩm.
1.2. Mục tiêu đề tài
Điều chế hạt nano Ketoprofen – Eudragit RS có kích thước cỡ 100 nm.
1


Hàm lượng dược chất Ketoprofen trong bột lớn hơn 5%.
Hạt nano Ketoprofen – Eudragit RS có sự kiểm soát độ phóng thích dược chất
theo thời gian.
1.3. Nội dung thực hiện
Điều chế hạt nano Ketoprofen - Eudragit RS.
Phân tích tính chất hóa lý của bột nano Ketoprofen - Eudragit RS.
Xác định hàm lượng dược chất Ketoprofen trong bột nano.
Đánh giá độ phóng thích dược chất của các hạt nano Ketoprofen - Eudragit RS.

2


Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Hạt nano – polyme dùng trong dược phẩm

2.1.1. Cấu trúc hạt nano polyme
Hạt thuốc nano là những hạt rắn có kích thước khoảng 10 – 1.000 nm. Hạt
thuốc nano chứa dược chất và polyme tương thích sinh học với cơ thể, có thể bị thoái
biến hoặc không thoái biến sinh học. Hạt nano có hai hình dạng cơ bản gồm: hạt nano
hình nang (nanocapsule) (hình B) và hạt nano hình cầu (nanosphere) (hình A, C). Hạt
nano hình nang bao gồm vỏ nang polyme bao lấy dược chất dạng vô định hình bên
trong. Hạt nano hình cầu cấu tạo bởi dược chất tồn tại ở trạng thái kết tinh hay vô định
hình và được phân bố vào chất nền polyme rắn. Dược chất và chất phụ gia cũng có thể
hấp phụ trên bề mặt hoặc bị giữ bên trong hạt (Hannele Eerikäinen, 2005).

Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc của hạt thuốc kích thước nano.

(A). Hạt nano hình cầu (dược chất phân bố đồng nhất trong khung polyme).
(B). Hạt nano kiểu vỏ sò (lõi chứa thuốc được bao bọc bởi khung polyme).
(C). Dạng hạt nano hình cầu (dược chất kết tinh trong khung polyme).

2.1.2. Tính chất bề mặt
Sự thay đổi tính chất bề mặt hay bao phủ hạt bởi những polyme thân nước
tương thích sinh học sẽ giúp bảo vệ hạt nano khỏi sự bắt giữ của hệ thống đại thực bào
cũng như tăng tính ổn định hạt.
Phương pháp bao lớp dính màng nhày (Mucoadhesive coatings) bởi những
polyme như chitosan, poly(acrylicacid), sodium alginate và poloxame giúp cải thiện
3


sinh khả dụng của dược chất chứa trong hạt bằng cách kéo dài thời gian lưu lại của hạt
ở lớp màng nhầy tại nơi hấp thu.
Trong phương pháp bao chồng lớp (Layer by layer coating), dựa vào cơ chế
tương tác tĩnh điện, những chuỗi điện giải (PEs) được hấp phụ liên tục lên chất nền
mang điện tích (Hình 2.2).

Ví dụ: những hạt nano PLA là những chất nền rất tốt cho phương pháp bao
chồng lớp nhờ vào những nhóm cacboxyl trên bề mặt hạt (mang điện tích âm trong
quá trình phân tán). Đặc tính hóa lý của hạt sau khi bao lớp có thể được kiểm soát bởi
những điều kiện trong quá trình tiến hành như: pH, nồng độ ion, số lớp và dạng chuỗi
điện giải. Những polycation (chuỗi điện giải mang điện tích dương) được dùng trong
phương pháp bao chồng lớp như polyallylamin hydrochlorid (PAH), polyethylenimin
và chitosan, trong khi đó polystyren sulfonat (PSS), dextran sulphat, polyacrylic acid,
chitosan sulphat, alginic acid và phân tử DNA đại diện cho những polyanion (chuỗi
điện giải mang điện tích âm) (Samuli Hirsjärvi, 2008).

Hình 2.2 Sự hấp thụ liên tục của chuỗi điện giải trên hạt tích điện.
2.1.3. Những phương pháp xác định kích thước, hình thái và tính chất bề mặt hạt
Kính hiển vi thông thường chỉ có thể quan sát những vật thể giới hạn kích thước
khoảng 1 μm nên không phù hợp cho các phương pháp nghiên cứu các đặc tính của hạt
nano, thay vào đó là những thiết bị như kính hiển vi điện tử quét (SEM) và kính hiển
vi điện tử truyền qua (TEM) với khả năng phóng đại 5.000 – 300.000 lần (Samuli
Hirsjärvi, 2008).
Đối với kính hiển vi quét (SEM) khi khối vật liệu được chiếu bởi tia electron.
electron sơ cấp (primary electron) sẽ thu được các dạng bức xạ như:
- Electron thứ cấp (secondary electrons) có năng lượng < 50 eV.

4


- Electron Auger thu được khi nguyên tử bề mặt khối vật liệu chuyển từ trạng
thái kích thích về trạng thái cơ bản.
- Electron tán xạ ngược có năng lượng gần bằng năng lượng của tia electron
chiếu tới.
- Bức xạ ánh sáng, tia X, photon và nhiều dạng tín hiệu khác.
Những dạng tín hiệu này được sử dụng trong nhiều mục đích khác nhau: xây

dựng hình ảnh, mô hình nhiễu xạ hoặc dữ liệu phổ học phục vụ cho các nghiên cứu
định tính, bán định lượng và định lượng các thông số của vật liệu (Nan Y. và Zhong
L. W., 2005).

Hình 2.3 Tương tác giữa tia electron sơ cấp và bề mặt khối vật liệu.
Trong tiến trình đo SEM, những mẫu chứa hạt nano được tráng platin để có tính
dẫn, được quét trong buồng chân không với những tia electron hội tụ. Những hạt
electron thứ cấp dội lại sau khi tiếp xúc với mẫu và sẽ được phát hiện bởi đầu dò và xử
lý để tạo thành hình ảnh. Kính hiển vi điện tử quét môi trường (ESEM) còn cho phép
thực hiện đo trên những mẫu ẩm ướt, không cần bao dẫn và môi trường chân không.
Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) là một thiết bị nghiên cứu vi cấu trúc vật
rắn, sử dụng chùm điện tử có năng lượng cao chiếu xuyên qua mẫu vật rắn mỏng và sử
dụng các thấu kính từ để tạo ảnh với độ phóng đại lớn (có thể tới hàng triệu lần), ảnh
có thể tạo ra trên màn huỳnh quang, hay trên phim quang học, hay ghi nhận bằng các

5


máy chụp kỹ thuật số. Mẫu được trải lên một miếng lưới đồng đặt giữa electron và đầu
dò, những hạt electron phân tán sau khi truyền qua mẫu thử sẽ đuợc phát hiện và xử lý
bởi đầu dò.

Hình 2.4 Ảnh TEM của những hạt nano Ketoprofen chế tạo
bằng phương pháp phun sấy với kích thước 460 nm, được
phóng đại 5.600 lần (Hannele Eerikäinen, 2005).
Số lượng những nhóm mang chức năng, điện tích trên bề mặt hạt nano có thể
được xác định bằng phương pháp định lượng số acid (acid number titration) hoặc định
lượng đo độ dẫn (conductometric titration). Trong một phương pháp khác, việc tiến
hành bao lớp hạt nano polystyren và PLA bởi một dẫn xuất của vitamin E, và hạt nano
PLA bởi PEG có thể được kiểm tra bởi máy quang phổ điện tử tia X. Kỹ thuật này có

thể phát hiện những thành phần căn bản và mang đặc tính hóa lý ở bề mặt hạt. Những
phương pháp phân tích đặc tính bề mặt hạt khác có thể được kể đến như máy đo quang
phổ hồng ngoại (FTIR) và máy quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) (Samuli
Hirsjärvi, 2008).
2.1.4. Phương pháp đánh giá tương tác dược chất – polyme
Máy DSC có khả năng dò tìm sự chuyển pha như sự thủy tinh hóa, sự kết tinh
(tỏa nhiệt) hoặc sự tan chảy (thu nhiệt), khi mẫu thử đốt nóng và thay đổi trong dòng
nhiệt rồi so sánh với mẫu chứng (Dubernet, 1995).
6


Những tính chất về sự kết tinh và hình thái học cũng được khảo sát bằng máy
đo nhiễu xạ tia X (XRD), khi máy có thể cho kết quả biểu đồ nhiễu xạ tia X từ mẫu
thử (một hàm số của góc tán xạ) (Suryanrayanan, 1995). Sự tương tác giữa dược chất
và những loại polyme khác nhau có thể được xác định nhờ máy đo quang phổ hồng
ngoại (FTIR), phổ RAMAN.
Bảng 2.1 Nhiệt thuỷ tinh hoá của hạt nano được chế tạo từ Ketoprofen và các loại
polyme khác nhau
Ketoprofen (kl/kl)

Eudragit L

Eudragit E

Eudragit RS

0%

o

o

o

54 C

49 C

53 C

5%

o

o

o

52 C

45 C

50 C

10%

o

o

o

50 C

41 C

50 C

25%

o

o

o

50 C

24 C

28 C

33%

o

o

o

48 C

23 C

20 C

50%

40 C

-

-

o

(Hannele Eerikäinen, 2005); (-) không xác định.
2.2. Hạt nano Ketoprofen – Eudragit RS
2.2.1. Dược chất Ketoprofen
Ketoprofen là dược chất thuộc nhóm chất chống viêm không steroid được sử
dụng phổ biến trong điều trị bệnh viêm khớp. Nguyên liệu Ketoprofen ở dạng bột
trắng, không mùi, vị hơi gắt chứa từ 99,0 – 100,5% acid (2RS)-2-(3-benzoylphenyl)
propanoic tính theo dạng khan. Ketoprofen được bảo quản tránh ánh sáng và độ ẩm, có
thể giữ được tất cả những tính chất hóa lý trong vòng 24 tháng (USP 30-NF25, 2007).

Hình 2.5 Cấu trúc phân tử của Ketoprofen.
7


Bảng 2.2 Đặc tính hóa lý của Ketoprofen

Khối lượng phân tử (g/mol)

254.28

Công thức phân tử

C H O

Độ tan trong nước (mg/l)

118 (ở 25 C)

16

14

3
o

o

51 (ở 22 C)
Độ tan ở pH 1,2 (mg/l)

130

Độ tan ở pH 5,0 (mg/l)

840

Độ tan ở pH 7,4 (mg/l)

> 1.400

pKa

3,98
o

94 – 97

3

1,28

Nhiệt độ chảy ( C)
Tỉ trọng (g/(cm ))
3

199

Thể tích mol phân tử ((cm )/mol)
(Hannele Eerikäinen, 2005).
2.2.1.1. Dược lý và cơ chế tác dụng

Giống như các thuốc chống viêm không steroid khác, thuốc có tác dụng chống
viêm, giảm đau và hạ sốt.
Cơ chế chung cho các tác dụng đã nêu trên là do ức chế tổng hợp prostaglandin
và leudkotrien. Ketoprofen có tác dụng kháng bradykinin và cả tác dụng ổn định màng
lysosom.

Ketoprofen làm tăng thời gian chảy máu do ức chể tổng hợp prostaglandin ở
tiểu cầu, dẫn đến ức chế kết tụ tiểu cầu (tác dụng trên tiểu cầu liên quan đến liều dùng
và có thể phục hồi, với liều thông thường tác dụng này là vừa hoặc nhẹ). Ức chế tổng
hợp prostaglandin ở thận làm giảm lưu lượng máu đến thận và làm suy thận, ở người
có bệnh tim từ trước sẽ gây suy tim. Ức chế tổng hợp prostaglandin ở dạ dày làm giảm
tạo chất nhày ở dạ dày, dẫn đến nguy cơ loét dạ dày và chảy máu đường tiêu hóa, đặc
biệt ở người cao tuổi.
Trong điều trị viêm khớp dạng thấp hoặc hư (thoái hóa) xương khớp, các thuốc
chống viêm không steroid thường được dùng chủ yếu để giảm đau hơn là chống viêm,
8


các thuốc này chỉ ức chế tổng hợp và ức chế giải phóng các chất trung gian gây đau và
viêm (prostaglandin, bradykinin, histamin), do đó Ketoprofen chỉ làm nhẹ bớt các triệu
chứng của bệnh như đau, cứng đờ, và làm tăng giới hạn vận động và các hoạt động
chức năng, thuốc không làm ngừng bệnh lâu dài hoặc đảo ngược quá trình bệnh cơ
bản. Ðể đạt được điều đó, người bệnh phải được điều trị với các thuốc ức chế miễn
dịch như dùng liều cao glucocorticoid (Dược thư quốc gia, 2002).
2.2.1.2. Dược động học
Ketoprofen hấp thu nhanh qua đường tiêu hóa. Sau khi uống một liều thuốc ở
dạng viên nang thông thường và viên nang giải phóng kéo dài, nồng độ đỉnh (C max )
trong huyết tương tương ứng xuất hiện ở khoảng 0,5 - 2 giờ và 6 - 7 giờ. Thức ăn
không làm thay đổi sinh khả dụng toàn bộ của Ketoprofen, nhưng làm chậm tốc độ
hấp thu Ketoprofen. Nửa đời thải trừ trong huyết tương của thuốc sau khi uống viên
nang thông thường và viên nang giải phóng kéo dài tương ứng là 2 - 4 giờ và 5,5 - 8
giờ. Nồng độ ổn định của thuốc trong huyết tương đạt được trong vòng 24 - 48 giờ sau
khi dùng thuốc liên tục. Ketoprofen liên kết mạnh với protein huyết tương (khoảng
99%). Thể tích phân bố của thuốc xấp xỉ 0,1 lit/kg. Chuyển hóa chủ yếu của thuốc là
liên hợp với acid glucuronic, sau đó chất liên hợp này được bài tiết chủ yếu qua nước
tiểu (Dược thư quốc gia, 2002).

2.2.2. Polyme Eudragit RS
Polyme được sử dụng nhằm ứng dụng trong y dược phải ổn định về hóa học khi
kết hợp với dược chất, không độc, dùng đường uống.
Eud là tên thương mại của các polyme đồng trùng hợp (copolyme) thuộc nhóm
methacrylic, và đã được sử dụng phổ biến trong ngành sản xuất dược phẩm, y học.
Eud là một trong những polyme được chọn lựa để chế tạo hạt nano hoặc micro và tùy
thuộc vào cấu trúc phân nhánh khác nhau mà các loại polyme Eud có độ hòa tan phụ
thuộc hoặc độc lập với các môi trường có độ pH khác nhau.
Eud RS là một đồng polyme của ethyl acrylate, methyl methacrylate, và
trimethylammonioethyl methacrylate chloride trong tỷ lệ 1:2:0:1. Polyme này có độ
thẩm thấu không phụ thuộc vào pH, không tan trong nước, Tg bẳng 64oC, trọng lượng
phân tử là 150.000 g/mol. Eud RS được dùng nhiều như là tá dược bao phim phóng
thích kéo dài (www.pharma-polymes.com).

9


Hình 2.6 Cấu trúc phân tử của Eud RS.
Bảng 2.3 Các loại polyme và phương pháp chế tạo hạt nano
Polyme

Phương pháp

Poly(lactic acid)

Nhũ hóa - bốc hơi dung môi

Hình cầu

Nhũ hóa - khuếch tán

Hình cầu

Muối hóa

Hình nang

Ngưng tụ nano

Hình nang

Nhũ hóa - bốc hơi dung môi

Hình cầu

Ngưng tụ nano

Hình nang

Polyme hóa tiếp xúc bề mặt

Hình nang

Polyme hóa nhũ tương

Hình cầu

Poly(methacrylic-gethylen glycol)

Polyme hóa hỗn dịch

Hình cầu

Hydroxypropylmethylcell
uloacetate succinate

Nhũ hóa bốc hơi dung môi

Hình cầu

Poly fumaric acid:
sebracic acid

Đảo pha

Hình cầu

Eudragit

Nhũ hóa - bốc hơi dung môi

Hình cầu

Ngưng tụ nano

Hình nang

Phun sấy

Hình cầu

Poly(lactic-co-glycolid)

Poly(alkylcyanoacrylat)

(Hsu và ctv, 1999; Jarcho và ctv, 1976).
10

Hình dạng hạt nano


2.3. Một số phương pháp điều chế hạt nano - polyme
Những phương pháp chế tạo hạt nano - polyme có thể được chia thành hai
nhóm, nhóm phương pháp chế tạo từ monome và nhóm phương pháp chế tạo từ
polyme hình thành trước đó.
2.3.1. Phương pháp chế tạo từ monome
Những dạng hạt nano - polyme hình cầu hay hình nang được tạo thành bởi sự
polyme hóa từ những monome. Phương pháp này được ứng dụng chế tạo vi nhũ tương
có kích thước khoảng 50 đến 300 nm (KrEudter, 1983). Trong phương pháp chế tạo từ
monome lại có nhiều phương pháp để tạo hạt nano.
2.3.1.1. Phương pháp nhũ hóa bay hơi dung môi
Phương pháp nhũ hóa bay hơi dung môi (emulsion solvent evaporation) được
phát triển và hoàn thiện vào những năm cuối 1970 và được áp dụng để chế tạo các vi
cầu (microspheres) từ một vài polyme như: poly(d,l-lactide-co-glycolide), poly(€caprolactone) và Eud (Kim và ctv, 2002).
Nhũ hóa bay hơi dung môi là phương pháp tạo hạt nano từ những polyme hình
thành trước đó. Phương pháp dựa trên sự nhũ tương hóa của các dung dịch hữu cơ có
chứa polyme vào trong pha nước và bay hơi dung môi hữu cơ. Polyme được hòa tan
trong một dung môi thích hợp như: ethyl acetate, chloroform, acetone, methylen
chlorid…. Pha hữu cơ hoặc pha nước được rót vào liên tục có kiểm soát. Nhũ tương
hóa được thực hiện với sự cắt của chấn động lớn để làm giảm kích thước của giọt nhũ

tương (trực tiếp liên quan đến hạt nano cuối cùng). Tiến trình theo sau của nhũ tương
hóa là bay hơi dung môi dưới áp suất giảm dẫn tới sự ngưng tụ polyme và tạo hạt nano
(Carlos Astete, 2005).
2.3.1.2. Phương pháp khuếch tán nhũ tương
Trong phương pháp tổng hợp này, polyme được hòa tan trong dung môi như:
benzyl alcohol, propylen carbonat, ethyl acetat…, mà phải trộn lẫn một phần trong
nước. Pha hữu cơ được nhũ hóa với dung dịch nước của một chất diệt hoạt thích hợp
(ví dụ như: sodium dodecyl sulfate (SDS), polyvinyl alcohol (PVA), didodecyl
dimethyl ammonium bromide (DMAB)) bằng cách khuấy. Sự khuếch tán của dung
môi hữu cơ và sự khuếch tán ngược lại của nước vào giọt nhũ tương gây ra sự tạo
thành hạt nano polyme. Các thông số tác động lên sự hình thành kích thước hạt là: loại

11


polyme, tỷ lệ polyme, nồng độ polyme, loại dung môi, khối lượng phân tử chất diệt
hoạt polyme, độ nhớt, tốc độ khuấy, nhiệt độ và lượng nước cho vào ( Astete, 2005).
2.3.1.3. Phương pháp muối hóa
Trong phương pháp tồng hợp này, polyme được hòa tan trong pha hữu cơ có
thể hỗn hòa với nước như acetone, tetrahydrofuran (THF), pha hữu cơ bị nhũ hóa
trong pha nước dưới chấn động cơ học mạnh. Pha nước chứa chất nhũ hóa và nồng độ
cao của muối không tan trong dung môi hữu cơ. Tiêu biểu, các muối được sử dụng là
magie chloride hexahydrate (MgCl 2 .6H 2 O) hoặc magie acetate tetrahydrate
(Mg(CH 3 COO) 2 .4H 2 O) với tỷ lệ 1 polyme : 3 muối. Các thông số quan trọng cần xem
xét là: nồng độ và khối lượng của các phân tử polyme, loại và nồng độ của chất diệt
hoạt và dung môi (Carlos Astete, 2005).
2.3.1.4. Phương pháp ngưng tụ nano (khuếch tán hoặc thay thế dung môi)
Phương pháp này được sử dụng để bẫy các dược chất kỵ nước nhưng cũng có
thể tra vào các dược chất thân nước. Polyme và dược chất được hòa tan trong dung
môi phân cực, dung môi hỗn hòa nước như: acetone, acetonitril, ethanol hoặc

methanol…. Dung dịch được rót có kiểm soát (nhỏ giọt) vào dung dịch nước có chất
diệt hoạt. Hạt nano được hình thành ngay lập tức bởi sự khuếch tán dung môi, cuối
cùng dung môi được loại đi bởi áp suất giảm. Các thông số quan trọng cần được xem
xét là: tỷ lệ polyme/chất diệt hoạt, nồng độ polyme, loại và nồng độ chất diệt hoạt, loại
dung môi, độ nhớt dung dịch (Carlos Astete, 2005).
Những điểm bất lợi của các phương pháp trên bao gồm sử dụng lượng lớn chất
diệt hoạt để ổn định nhũ tương trong quá trình polyme hóa, dư lượng dung môi hữu cơ
độc, nguy cơ xảy ra các phản ứng trùng hợp với dược chất tạo thành oligome. Điều
này đòi hỏi quy trình chế tạo và tinh khiết hóa rất phức tạp (Carlos Astete, 2005).

12


Hình 2.7 Nguyên tắc của phương pháp polyme hóa vi nhũ tương. a) vi nhũ tương pha
thuận b) vi nhũ tương pha đảo. (Lê Hữu Nguyên, 2009).

2.3.2. Phương pháp chế tạo hạt nano polyme ở dạng bột khô
Những dạng bột hạt nano luôn được quan tâm nhiều hơn các dạng lỏng vì
chúng tránh được nguy cơ phân hủy hay nhiễm khuẩn. Cho nên, phun sấy là phương
pháp được sử dụng rộng rãi trong công nghệ chế tạo những hạt có kích thước micro
hoặc nano, ở quy mô sản xuất. Phương pháp này dựa trên nguyên tắc chuyển một giọt
dung dịch thành một hạt khô bởi sự bay hơi cực nhanh của dung môi chỉ trong một
bước của qui trình. Hầu hết những hạt tạo thành từ quá trình phun sấy một hỗn hợp
polyme - dược chất đều ở trạng thái vô định hình, khi dược chất được phân tán trong
một chất nền polyme.

Hình 2.8 Sơ đồ sự hình thành hạt từ phương pháp phun sấy.
13

Ngoài ra, phương pháp phun đông lạnh halocacbon và nitơ lỏng vào hơi cũng
được nghiên cứu rộng rãi. Trong tiến trình này, dung dịch đưa vào được phun qua đầu
phun đặt ở xa trên chất làm lạnh đang sôi. Giọt từ từ hóa rắn trong khi đi xuyên qua
hơi lạnh halocacbon, và sự đông đặc hoàn tất như tiếp điểm được tạo với chất lỏng làm
lạnh đang sôi. Vì tiến trình phun xảy ra trong hơi nitơ trên khí lỏng, giọt dung dịch từ
từ kết tụ lại và hóa rắn trong khi đi xuyên qua pha hơi, sau đó lắng xuống bề mặt của
hỗn hợp lỏng sẽ thu được bột khô nano (Hannele Eerikäinen, 2005).

Hình 2.9 Sơ đồ minh họa cơ cấu thiết bị SFL. (A) buồng chứa dung dịch,
(B) bơm áp suất cao, (C) đầu phun, (D) buồng chất lỏng cryogen.

Hiện nay, có một tiến trình phun lạnh mới, tiến trình phun lạnh vào chất lỏng
(Spray Freezing into Liquid (SFL) Process) được phát triển bởi đại học Texas ở Austin
năm 2001. SFL là tiến trình phun hỗn hợp lạnh mà cả dung dịch nước, hữu cơ hoặc
dung dịch đồng dung môi nước - hữu cơ, nhũ tương nước - hữu cơ, hoặc hỗn dịch chứa
dược chất và tá dược sẽ được phun trực tiếp vào chất lỏng nén như: CO 2 , propan,
ethanol, hoặc hỗn hợp chất lỏng lạnh gồm nitrogen, argon, hoặc hydrofluoroether.
Dung dịch dược chất và/hoặc tá dược được phun trực tiếp vào chất lỏng lạnh để tạo
cấu trúc hạt nano đông lạnh. Hạt đông lạnh sau đó được đông khô để thu bột khô (Lê
Hữu Nguyên, 2009).
2.3.3. Hiệu suất tạo hạt và phóng thích dược chất
Hiệu suất tạo hạt là tỉ lệ phần trăm của lượng dược chất chứa trong hạt nano
(sau khi hoàn tất quá trình chế tạo) so với tổng lượng dược chất sử dụng ban đầu trong
quá trình.
Theo Samuli Hirsjärvi (2008) hiệu suất tạo hạt có thể được xác định bằng cách
tách những hạt nano khỏi môi trường phân tán nhờ vào phương pháp siêu ly tâm hoặc
siêu lọc, sau đó định lượng dược chất từ dịch thu được. Đối với việc định lượng dược
14