bào chế hệ tiểu phân nano artemisinin và đánh giá tác động diệt ký sinh trùng sốt rét trên chuột

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHƯU MỸ LỆ

BÀO CHẾ HỆ TIỂU PHÂN NANO ARTEMISININ
VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG
DIỆT KÝ SINH TRÙNG SỐT RÉT TRÊN CHUỘT

LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƯỢC HỌC

Thành Phố Hồ Chí Minh – Năm 2017

.


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHƯU MỸ LỆ

KHƯU

BÀO CHẾ HỆ TIỂU PHÂN NANO ARTEMISININ
VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG

DIỆT KÝ SINH TRÙNG SỐT RÉT TRÊN CHUỘT
Chuyên ngành: Công nghệ dược phẩm và bào chế
Mã số: 62720402

LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƯỢC HỌC

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. HOÀNG MINH CHÂU
2. GS.TS. NGUYỄN MINH ĐỨC

Thành Phố Hồ Chí Minh – Năm 2017

.


LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu này là của riêng tơi. Các số liệu, kết quả
trình bày trong luận án này là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ
cơng trình nào khác.

Tác giả

Khưu Mỹ Lệ

.


MỤC LỤC
............................................................................................................................ Trang

Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các chữ viết tắt, bảng đối chiếu thuật ngữ Anh – Việt
Danh mục các bảng, hình, biểu đồ và sơ đồ
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .....................................................................................3
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI IỆU ......................................................................4
1.1. Tình hình nghiên cứu và thành tựu của công nghệ nano .....................................4
1.2. Khái niệm và phân loại tiểu phân nano trong ngành dược ..................................7
1.3. Phương pháp bào chế hệ tiểu phân nano lipid .....................................................9
1.4. Phương pháp phân tích tính chất của hệ tiểu phân nano lipid ...............................16
1.5. Các tá dược dùng trong bào chế hệ tiểu phân nano ART ..................................25
1.6. rtemisinin và nghiên cứu ứng dụng trong điều trị sốt rét ................................27
Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯ NG PHÁP NGHI N CỨU .......................37
2.1. Đối tượng nghiên cứu.........................................................................................37
2.2. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................39
Chương 3. KẾT QUẢ NGHI N CỨU ..................................................................59
3.1. Kết quả đánh giá sự tương tác giữa hỗn hợp lipid (Compritol 888® ATO –
LabrafacTM PG và RT ...........................................................................................59
3.2. Kết quả xây dựng cơng thức và quy trình bào chế hệ tiểu phân nano ART ......65
3.3. Kết quả đánh giá tính chất của hệ tiểu phân nano ART .....................................92

.


3.4. Kết quả đánh giá tác động diệt ký sinh trùng sốt rét của hệ tiểu phân nano ART
trên chuột gây nhi m P. berghei .............................................................................122
Chương 4. ÀN UẬN .........................................................................................127
4.1. Tương tác giữa hỗn hợp lipid (Compritol® 888 ATO – LabrafacTM PG) và ART

.................................................................................................................................127
4.2. Cơng thức và quy trình bào chế hệ tiểu phân nano ART .................................128
4.3. Tính chất của hệ tiểu phân nano ART ..............................................................136
4.4. Tác động diệt ký sinh trùng sốt rét của hệ tiểu phân nano ART trên chuột gây
nhi m Plasmodium berghei.....................................................................................142
KẾT UẬN ............................................................................................................144
KIẾN NGHỊ ...........................................................................................................146
DANH MỤC CÁC C NG TR NH NGHI N CỨU
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ ỤC

.


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AFM

Atomic force microscopy

ART

Artemisinin

ACTs

Artemisinin – based combination therapies

ARTs

Artemisinin and its derivatives

CT

Công thức

DĐ

Dược điển

DHA

Dihydroartemisinin

DM

Dung môi

D/N

Dầu/Nước

DSC

Differential scanning calorimetry

HPH

High pressure homogenization

HPLC

High performance liquid chromatography

HSNH

Hiệu suất nang hóa

KHV

Kính hiển vi

KT

Kết tủa

KST

Ký sinh trùng

KTTP

Kích thước tiểu phân

LD

Laser diffraction

N/D

Nước/Dầu

N/D/N

Nước/Dầu/Nước

NLC

Nanostructured lipid carriers

NT

Nhũ tương

PCS

Photon correlation spectroscopy

PD

Pha dầu

PdI

Poly dispersity index

PEG

Polyethylen glycol

PN

Pha nước

.


PTHC

Phóng thích hoạt chất

PTNH

Phần trăm nang hóa

RESS

Rapid expansion from supercritical solutions

RH

Relative humidity

SAS

Supercritical antisolvent

SEM

Scanning electron microscopy

SLN

Solid lipid nanoparticles

STH

Siêu tới hạn

TB

Trung bình

TEM

Transmission electron microscope

TN

Thí nghiệm

.


BẢNG ĐỐI CHIẾU THUẬT NGỮ ANH – VIỆT
Artemisinin and its derivatives

Artemisinin và dẫn chất

Artemisinin – based combination therapies

Các liệu pháp phối hợp dựa vào
artemisinin

Atomic force microscopy

Phép đo kính hiển vi lực nguyên
tử

Differential scanning calorimetry

Phép đo quét nhiệt vi sai

High pressure homogenization

Đồng nhất hóa áp suất cao

High performance liquid chromatography

Sắc ký lỏng hiệu năng cao

Laser diffraction

Nhi u xạ laser

Nanostructured lipid carriers

Giá mang lipid cấu trúc nano

Photon correlation spectroscopy

Phổ tương quan photon

Poly dispersity index

Chỉ số đa phân tán

Rapid expansion from supercritical solutions

Khuếch trương nhanh từ dung
dịch siêu tới hạn

Relative humidity

Độ ẩm tương đối

Scanning electron microscopy

Phép đo kính hiển vi điện tử quét

Solid lipid nanoparticles

Tiểu phân nano lipid rắn

Supercritical antisolvent

Đối kháng dung môi siêu tới hạn

Transmission electron microscopy

Phép đo kính hiển vi điện tử

truyền qua

.


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1 Số lượng công bố về vật liệu nano ở một số nước ASEAN và Nhật ..........5
Bảng 1.2 Một số chế phẩm thuốc nano đang lưu hành trên thị trường .......................6
Bảng 1.3 Một số lipid lớp đơn và dầu dùng trong bào chế tiểu phân nano lipid ......10
Bảng 1.4 Ưu nhược điểm của các phương pháp bào chế tiểu phân nano .................15
Bảng 2.1 Nguyên vật liệu nghiên cứu .......................................................................37
Bảng 2.2 Hóa chất và dung mơi nghiên cứu .............................................................37
Bảng 2.3 Trang thiết bị nghiên cứu ...........................................................................38
Bảng 2.4 Thành phần công thức bào chế tiểu phân nano ART ................................42
Bảng 2.5 Các mức của yếu tố khảo sát .....................................................................46
Bảng 3.1 Thể chất của hỗn hợp Compritol® 888 ATO – LabrafacTM PG.................59
Bảng 3.2 Nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp Compritol® 888 ATO – LabrafacTM PG
và lượng ART khác nhau ..........................................................................................64
Bảng 3.3 Thành phần các công thức bào chế hệ tiểu phân nano ..............................65
Bảng 3.4 Kết quả khảo sát một số tính chất của hệ tiểu phân nano ..........................65
Bảng 3.5 Thông số KTTP của CT 6 ..........................................................................68
Bảng 3.6 Thành phần công thức với chất diện hoạt polysorbat 80 ...........................69
Bảng 3.7 Thông số KTTP của mẫu 25, 26 và 27 ......................................................69
Bảng 3.8 Thành phần công thức với hỗn hợp chất diện hoạt polysorbat 80 –
Gelucire® 50/13 .........................................................................................................71
Bảng 3.9 Kết quả đánh giá một số tính chất của mẫu 19, 20 và 21 ..........................71
Bảng 3.10 Thông số KTTP của mẫu 19, 20 và 21 ....................................................71
Bảng 3.11 Thành phần công thức với hỗn hợp polysorbat 80 - phosphatidylcholin
...................................................................................................................................73

Bảng 3.12 Kết quả đánh giá một số tính chất của CT 22, 23 và 24 ..........................73
Bảng 3.13 Thông số KTTP của CT 22, 23 và 24 ......................................................75
Bảng 3.14 Thành phần các công thức phối hợp phosphatidylcholin ........................75

.


Bảng 3.15 Kết quả đánh giá một số tính chất của CT 16, 17 và 18 ..........................76
Bảng 3.16 Thông số KTTP của CT 17 và 18 ............................................................77
Bảng 3.17 Thành phần công thức với hỗn hợp chất diện hoạt polysorbat 80 –
SimulsolTM 4000 P ....................................................................................................78
Bảng 3.18 Thông số KTTP của CT 28, 29 và 30 ......................................................80
Bảng 3.19 Thông số KTTP của mẫu đồng nhất hóa bằng HPH ...............................82
Bảng 3.20 Thơng số KTTP của mẫu sau khi tăng áp suất đồng nhất hóa ................84
Bảng 3.21 Tính chất của các hệ tiểu phân có hàm lượng ART khác nhau ...............85
Bảng 3.22 Các mức của yếu tố khảo sát ...................................................................87
Bảng 3.23 Ma trận bố trí thí nghiệm và kết quả .......................................................87
Bảng 3.24 KTTP của 6 TN ở điều kiện cơ bản .........................................................88
Bảng 3.25 Kích thước tiểu phân TB của thí nghiệm tiến đến vùng gần dừng ..........89
Bảng 3.26 Thông số KTTP của các lô kiểm chứng ..................................................90
Bảng 3.27 Sự thay đổi KTTP trong quá trình khảo sát .............................................91
Bảng 3.28 Thơng số kích thước của hệ tiểu phân nano ART ...................................92
Bảng 3.29 Các thông số sắc ký của thẩm định tính tuyến tính .................................97
Bảng 3.30 Các thông số thẩm định độ lặp lại ...........................................................98
Bảng 3.31 Các thông số sắc ký của ART ..................................................................99
Bảng 3.32 Các thông số thẩm định độ đúng .............................................................99
Bảng 3.33 Hàm lượng % và hiệu suất nang hóa của hệ tiểu phân nano ART ........100
Bảng 3.34 Dữ liệu lượng hoạt chất phóng thích của hệ tiểu phân nano ART ........101
Bảng 3.35 Thành phần công thức bào chế hệ tiểu phân nano ART ........................102
Bảng 3.36 Tiêu chuẩn nguyên liệu của công thức bào chế hệ tiểu phân nano ART

.................................................................................................................................103
Bảng 3.37 Chỉ tiêu chất lượng của hệ tiểu phân nano ART ...................................103
Bảng 3.38 Thông số KTTP của hệ tiểu phân nano ART các lô nâng cấp ..............109
Bảng 3.39 Hàm lượng %, PTNH và HSNH của lơ nâng cấp..................................111
Bảng 3.40 Lượng hoạt chất phóng thích của lơ nâng cấp .......................................112
Bảng 3.41 Tính chất của hệ tiểu phân lô nâng cấp .................................................113

.


Bảng 3.42 Bảng tóm tắt tính chất của tiểu phân lô tối ưu, kiểm chứng và nâng cấp
.................................................................................................................................113
Bảng 3.43 Kết quả tính chất cảm quan của hệ tiểu phân nano không chứa ART...114
Bảng 3.44 Thông số KTTP của hệ tiểu phân nano không chứa ART ở 6 ± 2 oC ...115
Bảng 3.45 Giá trị p so sánh KTTP của hệ tiểu phân nano không chứa ART theo thời
gian bảo quản với tháng 0 .......................................................................................115
Bảng 3.46 Tính chất cảm quan của hệ tiểu phân nano ART ở 6 ± 2 oC..................116
Bảng 3.47 Giá trị p so sánh KTTB của hệ tiểu phân nano ART ở 6 ± 2 oC............116
Bảng 3.48 KTTP và HSNH của hệ tiểu phân nano ART ở 6 ± 2 oC.......................117
Bảng 3.49 Tính chất cảm quan của hệ tiểu phân ART ở 30 ± 2 oC / 75 ± 5% RH .119
Bảng 3.50 Giá trị p so sánh kích thước của hệ tiểu phân nano ART theo thời gian
bảo quản với tháng 0 ở 30 ± 2 oC / 75 ± 5% RH.....................................................119
Bảng 3.51 KTTP và HSNH của hệ tiểu phân nano ART ở 30 ± 2 oC / 75 ± 5% RH
.................................................................................................................................120
Bảng 3.52 Mật độ KST (KST/vi trường) của lô chứng âm và các lô điều trị .........122
Bảng 3.53 Giá trị p đánh giá mật độ KST giữa lô chứng âm và lô điều trị ............123
Bảng 3.54 Tỉ lệ giảm mật độ KST trong máu chuột giữa lô chứng âm và lô điều trị
.................................................................................................................................124
Bảng 3.55 Thời gian sống sót của chuột lơ chứng âm và các lơ điều trị (ngày 35)
.................................................................................................................................125

Bảng 3.56 Thời gian sạch KST trong máu chuột của các lô điều trị (ngày 35) ........125
Bảng 3.57 Thời gian duy trì tình trạng sạch KST trong máu chuột của các lô điều trị
(ngày 35) .................................................................................................................126
Bảng 4.1 Kích thước của tiểu phân nano ART ở các áp suất và chu kỳ khác nhau
.................................................................................................................................135

.


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1 Tỉ lệ bằng sáng chế trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe của một số quốc gia
trên thế giới (a) và tỉ lệ bằng sáng chế trong các lĩnh vực ứng dụng (b) ....................5
Hình 1.2 Cấu tạo SLN (a), NLC dạng I (b), NLC dạng II (c) và NLC dạng III (d) ...9
Hình 1.3 Hình minh họa cấu tạo (a và cơ chế hoạt động (b) của máy HPH ...........13
Hình 1.4 Các phương pháp đo kích thước và vùng kích thước phù hợp ..................17
Hình 1.5 Vị trí định vị hoạt chất nang hóa ở tiểu phân .............................................22
Hình 1.6 Hình minh họa sự giải phóng hoạt chất qua túi thẩm tách .........................24
Hình 1.7 Hình minh họa tế bào Franz .......................................................................24
Hình 1.8 Cơng thức hóa học của artemisinin ............................................................27
Hình 3.1 Hình ảnh tiểu phân của CT 13 quan sát bằng KHV (x 100) ......................66
Hình 3.2 Hình ảnh tiểu phân của CT 12 quan sát bằng KHV (x 100) ......................66
Hình 3.3 Hình ảnh tiểu phân của CT 9 quan sát bằng KHV (x 100) ........................67
Hình 3.4 Hình ảnh tiểu phân của CT 6 quan sát bằng KHV (x 100) ........................67
Hình 3.5 Hình ảnh tiểu phân nano ART chụp bằng TEM (x 50.000).......................94
Hình 3.6 Hình ảnh tiểu phân của lơ nâng cấp chụp bằng TEM (x 30.000) ............110
Hình 3.7 Hình ảnh tiểu phân nano ART sau 3 tháng bảo quản ở 6 ± 2 oC (x 50.000)
.................................................................................................................................118
Hình 3.8 Hình ảnh tiểu phân nano ART sau 6 tháng bảo quản ở 6 ± 2 oC (x 30.000)
.................................................................................................................................118

Hình 3.9 Hình ảnh tiểu phân nano ART sau 4 tháng bảo quản ở 30 ± 2 oC / 75 ± 5%
RH (x 30.000) ..........................................................................................................121

.


DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 3.1 Biểu đồ nhiệt (a) Compritol® 888 ATO, (b) hỗn hợp Compritol® 888
ATO – LabrafacTM PG (7 : 3) ...................................................................................60
Biểu đồ 3.2 Biểu đồ điểm chảy của Compritol® 888 ATO và các hỗn hợp lipid .....61
Biểu đồ 3.3 Biểu đồ nhiệt của hỗn hợp Compritol® 888 ATO – LabrafacTM PG – ART 62
Biểu đồ 3.4 Biểu đồ nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp Compritol® 888 ATO –
LabrafacTM PG và lượng ART khác nhau .................................................................63
Biểu đồ 3.5 Biểu đồ phân bố kích cỡ tiểu phân của CT 6.........................................68
Biểu đồ 3.6 Biểu đồ phân bố kích cỡ tiểu phân của CT 25 (a), 27 (b) và 26 (c) ......70
Biểu đồ 3.7 Biểu đồ phân bố kích cỡ tiểu phân CT 20 (a), CT 21 (b) và 19 (c).......72
Biểu đồ 3.8 Biểu đồ phân bố kích cỡ tiểu phân CT 22 (a), 24 (b) và 23 (c) .............74
Biểu đồ 3.9 Biểu đồ phân bố kích cỡ tiểu phân của CT 18 (a) và 17 (b)..................76
Biểu đồ 3.10 Biểu đồ phân bố kích cỡ tiểu phân của CT 30 (a), 28 (b) và 29 (c) ....79
Biểu đồ 3.11 Biểu đồ phân bố kích cỡ tiểu phân của mẫu HPH 500 bar 10 chu kỳ 81
Biểu đồ 3.12 Biểu đồ phân bố kích cỡ tiểu phân sau HPH 800 bar 10 chu kỳ (a),
1.000 bar 10 chu kỳ (b) và 1.100 bar 5 chu kỳ (c) ....................................................83
Biểu đồ 3.13 Biểu đồ hiệu suất nang hóa của các hệ tiểu phân nano ART ..............86
Biểu đồ 3.14 Biểu đồ so sánh các thông số KTTP của các mẫu khảo sát.................91
Biểu đồ 3.15 Biểu đồ phân bố kích cỡ của hệ tiểu phân nano ART .........................93
Biểu đồ 3.16 Biểu đồ phân bố thế zêta của hệ tiểu phân nano ART ........................94
Biểu đồ 3.17 Sắc ký đồ HPLC của ART (a) mẫu chuẩn và (b) mẫu thử ..................95
Biểu đồ 3.18 Sắc ký đồ (a) pha động (b) mẫu bào chế không chứa ART (c) mẫu
chứa ART và (d) mẫu không chứa ART thêm chuẩn ...............................................96
Biểu đồ 3.19 Đồ thị biểu thị tương quan giữa nồng độ và diện tích đỉnh .................97

Biểu đồ 3.20 Lượng hoạt chất phóng thích của hệ tiểu phân nano ART ................101
Biểu đồ 3.21 Biểu đồ phân bố kích cỡ tiểu phân của lô nâng cấp ..........................108
Biểu đồ 3.22 Biểu đồ phân bố thế zêta của lô nâng cấp .........................................110
Biểu đồ 3.23 Lượng hoạt chất phóng thích của tiểu phân nano ART lô nâng cấp . 112
Biểu đồ 3.24 Biểu đồ lượng hoạt chất phóng thích lơ tối ưu, kiểm chứng và nâng cấp .. 114

.


DANH MỤC CÁC S

ĐỒ
Trang

Sơ đồ 1.1 Sơ đồ các phương pháp bào chế hệ tiểu phân nano ..................................11
Sơ đồ 1.2 Các phương pháp xác định kích thước tiểu phân .....................................16
Sơ đồ 2.1 Sơ đồ các bước bào chế hệ tiểu phân nano ART ......................................45
Sơ đồ 3.1 Sơ đồ quy trình bào chế hệ tiểu phân nano ART ....................................106

.


1

MỞ ĐẦU
Trong vài thập kỉ gần đây, công nghệ nano đã, đang phát triển mạnh mẽ và được
ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau. Công nghệ nano tạo nên các tiểu phân hoặc
cấu trúc có kích thước từ 1 nm đến 100 nm. Tuy nhiên, trong dược phẩm, tiểu phân
nano bao gồm cả những tiểu phân có kích thước từ 1 nm đến 1 µm được ứng dụng
để chuyển giao hoạt chất đến nơi tác động [147]. Với cấu trúc được thiết kế đặc

biệt, tiểu phân nano có ưu điểm nổi trội như bảo vệ hoạt chất, tăng tính thấm thuốc
qua hàng rào sinh học, giải phóng hoạt chất có kiểm sốt, phóng thích tại đích và
bảo vệ mơ lành, tránh sự đa đề kháng thuốc.
Hoạt chất được nghiên cứu thuộc nhiều nhóm dược lý, gồm các chất có tác dụng
kháng ung thư, chống thải ghép, tiểu đường hay diệt ký sinh trùng,... Trong nhóm
diệt ký sinh trùng phải kể đến thuốc điều trị sốt rét – đặc biệt là artemisinin (ART)
và dẫn chất – vì chúng có vai trị quan trọng trong việc kiểm sốt bệnh. ART và dẫn
chất đã được WHO đưa vào phác đồ điều trị sốt rét từ năm 2001, cho đến nay vẫn
chưa có chất mới nào có thể thay thế được. Tu Youyou – nhà khoa học phát minh
ART – nhận giải Nobel năm 2015 cùng với Satoshi Omura và William Campbell đã
nói lên giá trị khoa học, giá trị thực ti n và tính thời sự của ART. Hạn chế của ART
do tính chất rất kém tan (thực tế khơng tan trong nước và cũng rất ít tan trong dầu
[2], [149] ảnh hưởng tới sinh khả dụng của thuốc.
Hiện nay, vẫn còn khoảng 3,2 tỉ dân số thế giới có nguy cơ mắc bệnh sốt rét. Năm
2015 có khoảng 214 triệu trường hợp mới mắc và 438.000 trường hợp tử vong do
sốt rét [153]. Ở nhiều khu vực, ký sinh trùng Plasmodium falciparum đề kháng lan
rộng với cloroquin, quinin dẫn đến thất bại điều trị và tăng tỉ lệ tử vong [150],
[152]. Một trong những nguyên nhân gây đề kháng là do tính chất của hoạt chất như
kém tan, kém bền nên sinh khả dụng thấp hay thời gian bán thải ngắn khiến nồng độ
thuốc không đạt yêu cầu điều trị. Trong khi đó, q trình phát minh hoạt chất mới
có tác dụng trên ký sinh trùng cần rất nhiều thời gian và chi phí, đến nay các nghiên
cứu vẫn trong giai đoạn thử nghiệm. Vì những trở ngại này, trong kế hoạch ngăn

.


2

chặn sự đề kháng của ký sinh trùng sốt rét trên toàn cầu, WHO đã chọn cải tiến kỹ
thuật là giải pháp được ưu tiên hàng đầu nhằm bảo vệ hiệu quả điều trị của ART và

dẫn chất [151].
Giải pháp được quan tâm hiện nay là ứng dụng công nghệ nano trong kỹ thuật bào
chế [118]. Khi đó, q trình đến đích sinh học của hoạt chất khơng cịn phụ thuộc
vào tính chất lý hóa của hoạt chất mà phụ thuộc phần lớn vào kích thước, hình dạng,
tính chất bề mặt,... của tiểu phân. Bào chế hệ tiểu phân nano lipid nhằm cải thiện độ
tan và khả năng phân tán của

RT trong mơi trường để có thể sử dụng bằng đường

uống hoặc tiêm tĩnh mạch, từ đó cải thiện sự hấp thu và sinh khả dụng cũng như
kiểm soát quá trình phóng thích hoạt chất, tăng thời gian tác dụng của thuốc nhằm
hạn chế sự đề kháng [34], [121]. Với mục đích đó, đề tài “Bào chế hệ tiểu phân
nano artemisinin và đánh giá tác động diệt ký sinh trùng sốt rét trên chuột”
được thực hiện với các nội dung nghiên cứu sau:
 Đánh giá sự tương tác giữa hỗn hợp lipid (Compritol® 888 ATO –
LabrafacTM PG) và ART.
 Xây dựng cơng thức và quy trình bào chế hệ tiểu phân nano ART.
 Đánh giá tính chất của hệ tiểu phân nano ART.
 Đánh giá tác động diệt ký sinh trùng sốt rét của hệ tiểu phân nano ART trên
chuột gây nhi m Plasmodium berghei.

.


3

MỤC TI U NGHI N CỨU
1. Xác định được tỉ lệ của hỗn hợp Compritol® 888 ATO – LabrafacTM PG – ART
nhằm thu được pha dầu đồng nhất cho công thức bào chế hệ tiểu phân nano ART
thông qua khảo sát, đánh giá sự thay đổi về nhiệt độ nóng chảy của Compritol®

888 ATO và sự hiện diện của ART trong biểu đồ DSC.
2. Xác định thành phần công thức và quy trình bào chế hệ tiểu phân nano ART ở
quy mơ phịng thí nghiệm (100 g), làm cơ sở để nâng cỡ mẫu bào chế lên 1.000 g
bằng phương pháp đồng nhất hóa áp suất cao nhiệt độ cao.
3. Xác định được kích thước, hình thể học, thế zêta, phần trăm nang hóa, hiệu suất
nang hóa và độ ổn định của hệ tiểu phân nano ART, từ đó xây dựng tiêu chuẩn
cho sản phẩm nghiên cứu.
4. Đánh giá hiệu quả điều trị của hệ tiểu phân nano ART trên chuột gây nhi m
Plasmodium berghei thông qua các chỉ tiêu: Mật độ ký sinh trùng, tỉ lệ giảm mật
độ ký sinh trùng, thời gian sạch ký sinh trùng và thời gian duy trì tình trạng sạch
ký sinh trùng trong máu chuột bằng cách so sánh với nhóm chứng dương.

.


4

Chương 1. TỔNG QUAN TÀI IỆU
1.1. Tình hình nghiên cứu và thành tựu của công nghệ nano
1.1.1 Thành tựu của công nghệ nano trên thế giới
Năm 2000, Mỹ là quốc gia đầu tiên thành lập hiệp hội chuyên trách về cơng nghệ
nano, đó là Hiệp hội Cơng nghệ nano quốc gia (National Nanotechnology Initiative,
NNI) [44], [117]. Theo NNI, công nghệ nano là kỹ thuật kiểm sốt kích thước của
vật chất từ 1 nm đến 100 nm, khi đó, tính chất mới hình thành tạo nên ứng dụng
mới. Cơng nghệ nano kết hợp lý thuyết khoa học về nano, thiết bị và công nghệ để
thao tác, chế tạo và ứng dụng vật chất ở kích thước nm [83], [119].
Lux Research ước tính tổng ngân sách dành cho cơng nghệ nano trên toàn cầu
khoảng 18,5 tỉ USD, với doanh thu khoảng 731 tỉ USD trong năm 2012, con số này
có thể đạt 4,4 nghìn tỉ USD vào 2018. Cơng nghệ nano hướng đến các lĩnh vực:

Điều trị, phòng ngừa nhằm giảm tỉ lệ tử vong hay ngăn ngừa ung thư.

Cơ quan mới để thay thế bộ phận bị bệnh trong cơ thể.

Miếng dán qua da, bộ phận cảm biến và cảnh báo mức đường huyết.

Hệ thống lọc nước di động để nước sạch đến được khắp nơi trên toàn thế giới.

Cung cấp năng lượng, lưu trữ thông tin, cảnh báo ô nhi m,...[86], [129].
Lượng công bố về công nghệ nano trong chăm sóc sức khỏe chiếm 4

với 6 lĩnh

vực chính. Đầu tiên là hệ phân phối thuốc (drug delivery) nhằm cải thiện sinh khả
dụng và dược động học của thuốc, gồm liposome, tiểu phân polyme, tinh thể
nano,... Hai là, thuốc và liệu pháp (drugs and therapy) với hoạt chất kích thước nano
như dendrimers. Tiếp đến là chế tạo tác nhân chẩn đoán hình ảnh in vivo và in vitro
(in vivo imaging, in vitro diagnostics như oxid sắt từ, ống nano. Ngoài ra cịn có
vật liệu sinh học kích thước nano dùng trong nha khoa hay cấy phóng xạ (active
implants) tiểu phân từ tính dùng cho MRI [43], [159]. Trong đó, hệ phân phối thuốc
chiếm trọng tâm nghiên cứu khi có 59
nghiên cứu nhất với 32

.

bằng sáng chế (Hình 1.1b). Mỹ có nhiều

lượng cơng bố và 54% bằng sáng chế (Hình 1.1a) [141].

5

Cấy phóng xạ 3%
Thuốc và liệu pháp 3%
Vật liệu
sinh học 8%

Khác 23%
Pháp 3%

Anh 3%

Nhật 5%

Chẩn đoán
in vivo 13%
Chẩn đoán
in vitro 3%
Hệ phân phối thuốc
59%

Đức 12%

Mỹ 54%

(a)

(b)

Hình 1.1 Tỉ lệ bằng sáng chế trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe của một số quốc gia

trên thế giới (a) và tỉ lệ bằng sáng chế trong các lĩnh vực ứng dụng (b)
"Nguồn: Wagner V, 2006" [141]
Tại Châu Á, số liệu liên quan đến lĩnh vực dược phẩm chưa được thống kê. Tuy
nhiên, ở lĩnh vực vật liệu nano, Nhật và các thành viên

SE N đã có những đóng

góp đáng kể. Nhật có nhiều nghiên cứu được công bố nhất (Bảng 1.1).
Bảng 1.1 Số lượng công bố về vật liệu nano ở một số nước ASEAN và Nhật
Quốc gia

Nhật

Lượng

4.672

công bố

Singapore Malaysia Thái Lan Việt Nam Indonesia
1.045

384

318

86

26

"Nguồn: Tanthapanichakoon W, 2014" [133]

1.1.2 Thành tựu của công nghệ nano tại Việt Nam
Mặc dù chậm hơn so với thế giới nhưng Việt Nam cũng đã có những công bố về các
nghiên cứu ứng dụng trong lĩnh vực vật liệu nano (Bảng 1.1) [133]. Ngoài các bài
báo được đăng tải trên các website nước ngồi, cịn có các nghiên cứu được công bố
trong các hội nghị và tạp chí chun ngành trong nước. Tuy nhiên, vẫn chưa có
nghiên cứu về bào chế hệ tiểu phân nano artemisinin được công bố.

.


6

1.1.3 Các chế phẩm thuốc của công nghệ nano đang có trên thị trường
Một số sản phẩm thuốc ứng dụng công nghệ nano trong bào chế đang lưu hành trên
thị trường được nêu trong Bảng 1.2 [41], [106].
Bảng 1.2 Một số chế phẩm thuốc nano đang lưu hành trên thị trường
Sản phẩm
Abraxane
Abelcet

Hoạt chất
Paclitaxel
Amphotericin B
Adenosin
deaminase

Dạng tiểu phân nano
Liên kết protein

Liposome

Dạng bào chế
Hỗn dịch tiêm truyền
Hỗn dịch tiêm truyền

Gắn kết polyme PEG

Dung dịch tiêm bắp

AmBisome

Amphotericin B

Liposome

Amphotec
Avinza
DaunoXome
DepoCyt
Depodur
Doxil/CaelyX
Emend
Estrasorb

Liposome
Tinh thể nano
Liposome
Liposom PTKD
Liposome

Liposome
Tinh thể nano
Micell

Megace ES
Naprelan

Amphotericin B
Morphin sulfat
Daunorubicin
Cytarabin
Morphin sulfat
Doxorubicin
Aprepitant
Estradiol
Lanthanum
carbonat
Paclitaxel
Doxorubicin
citrat
Megestrol
Naproxen

Nanoxel

Paclitaxel

Neulasta

Filgrastim

Adagen

Fosrenol
Genexol-PM
Myocet

Tiểu phân nano vô cơ
Micell polyme
Liposome
Tinh thể nano
Tinh thể nano
Tiểu phân nano
polyme
Gắn kết với polyme
PEG
Gắn kết với polyme
PEG
Gắn kết với polyme
PEG
Gắn kết với polyme
PEG
Tinh thể nano

Bột đông khô tiêm
truyền tĩnh mạch
Bột đông khô tiêm IV
Viên nang PTKD
Hỗn dịch tiêm truyền
Hỗn dịch tiêm

Hỗn dịch tiêm
Hỗn dịch, tiêm truyền
Bột tiêm truyền
Nhũ tương, ngồi da
Viên nén (có thể
nhai)
Dung dịch, tiêm IV
Bột đông khô, tiêm
truyền
Hỗn dịch uống
Viên nén

Bệnh thận giai đoạn cuối
Ung thư
Ung thư
Ung thư
Viêm khớp mãn tính

Dung dịch, tiêm dưới
da
Dung dịch, tiêm bắp
hoặc tiêm tĩnh mạch
Dung dịch, tiêm dưới
da
Bột đông khô, tiêm
dưới da
Viên nén

Giảm bạch cầu trung tính
(neutropenia)

Somavert

Pegvisomant

Phức hợp protein
polyme

Bột đơng khơ, tiêm
dưới da

Tricor®
Triglide®

Fenofibrat
Fenofibrat

Tinh thể nano
Tinh thể nano

Viên nén
Viên nén

Megace ES®

Megestrol

Hỗn dịch nano

Hỗn dịch uống

Norvir®
Sandimmune
Neoral®
DiazepamLipuro

Ritonavir

Nhũ tương micro

Nhũ tương uống

Cyclosporin

Nhũ tương micro

Nhũ tương uống

Diazepam

Nhũ tương nano

Nhũ tương uống

PegIntron

Nhi m nấm
Đau mãn tính vừa - nặng
Ung thư
Ung thư

Đau mãn tính vừa - nặng
Ung thư
Nơn, buồn nơn do hóa trị
Hội chứng tiền mãn kinh

Ung thư

Rapamune

Pegasys

Nhi m nấm

Dung dịch tiêm

Oncospar PEGLasparaginase
Peginterferon
alfa 2a
Peginterferon
alfa 2b
Sirolimus

Oncospar

Chỉ định
Ung thư di căn
Nhi m nấm
Liệu pháp thay thế
enzym

Ung thư
Viêm gan B, C
Viêm gan C mãn tính
Ức chế mi n dịch
Hội chứng tăng tiết
hormon tăng trưởng sau
dậy thì
Lipid máu cao
Lipid máu cao
Suy yếu, sụt cân trên
bệnh nhân AIDS
HIV
Thải ghép khi cấy ghép
cơ quan
Mất ngủ, lo âu

"Nguồn: Desai PP, 2012. Nijhara R, 2006. Wagner V, 2006" [41], [106], [141]

.


7

1.2. Khái niệm và phân loại tiểu phân nano trong ngành dược
1.2.1 Khái niệm tiểu phân nano trong ngành dược
Trong dược phẩm, tiểu phân nano được định nghĩa là tiểu phân phân tán (particulate
dispersion) có kích thước từ 1 nm đến 1 µm [39], [147].
Tiểu phân nano lipid là tiểu phân nano cấu tạo bởi lớp màng lipid bao quanh l i
lipid ở trạng thái rắn, lỏng hoặc hỗn hợp rắn – lỏng; hoạt chất được hòa tan, phân
tán trong lipid hoặc gắn kết trên bề mặt tiểu phân [47].

1.2.2 Phân loại tiểu phân nano trong ngành dược
Theo thành phần cấu tạo, tiểu phân nano bao gồm: tiểu phân nano vơ cơ, polyme và
tiểu phân nano lipid. Ngồi ra, cịn có tinh thể nano, là dạng cấu trúc đặc biệt vì
khơng có chất mang [47], [134]. Trong phạm vi nghiên cứu, đề tài chỉ tổng hợp các
thông tin về tiểu phân nano lipid. Đây là tiểu phân được ứng dụng nhiều trong phân
phối thuốc nhờ tính tương thích sinh học của tá dược [146], [160].

1.2.3 Một số tiểu phân nano lipid ứng dụng trong bào chế dược phẩm
1.2.3.1 Micelle
Micelle gồm lipid hoặc các phân tử thân nước khác như polyme hoặc polyamino
acid, được hình thành do sự tự sắp xếp của các phân tử có khối lượng phân tử thấp
với đầu kỵ nước hướng vào trong tạo thành lipid lớp đơn có lõi thân dầu, kích thước
từ 10 – 100 nm. Micelle đảo tạo thành từ sự tự sắp xếp của chất diện hoạt trong
dung môi hữu cơ (đầu kỵ nước hướng ra môi trường) [20], [48].
1.2.3.2 Liposome
Liposome tạo thành do sự sắp xếp của phospholipid theo trình tự đi thân nước
hướng vào trong đầu kỵ nước hướng ra ngoài. Vì vậy, lõi liposome chứa chất tan
trong nước, đặc biệt là protein và peptid. Màng phospholipid mang hoạt chất thân
dầu vì đó là lipid lớp kép. Phospholipid màng có một hoặc nhiều lớp kép của lipid
thân nước. Kích thước của liposome từ 20 nm đến vài µm [134], [138].

.


8

1.2.3.3 Nhũ tương micro (vi nhũ tương, microemulsion)
Nhũ tương micro có cấu tạo là nhũ tương D/N hoặc N/D, được bào chế từ việc phân
tán pha dầu vào pha nước có chất diện hoạt. Kích thước của giọt lỏng thường

khoảng 100 nm. Nhũ tương micro có thể chứa cả hoạt chất thân nước lẫn thân dầu.
Tuy nhiên, tỉ lệ chất diện hoạt cần thiết để ổn định nhũ tương micro thường khá cao.
Nhũ tương micro khơng bền khi pha lỗng với nước [48], [118].
1.2.3.4 Nhũ tương nano (nanoemulsion)
Sự phối hợp hai pha dầu – nước bằng lực khuấy mạnh với sự hiện diện của chất
diện hoạt tạo thành nhũ tương nano với kích thước giọt dầu từ 20 – 200 nm. Nhũ
tương nano không bền do sự kết tụ tạo thành tiểu phân lớn hơn khi nồng độ chất tan
quá bão hịa trong mơi trường (Oswald ripening) [101].
Nhũ tương micro và nhũ tương nano đều là hệ phân tán dầu trong nước với tiểu
phân phân tán có kích thước nm. Tuy nhiên, nhũ tương micro là hệ bền về nhiệt
động học (thermodynamically stable , trong khi đó, nhũ tương nano bền về động lực
học (kinetic stability). Trong quá trình bào chế, để thu được nhũ tương nano cần
năng lượng cao và lực phân tán mạnh còn nhũ tương micro được tạo thành tại điểm
cân bằng nhiệt động học nên cần dùng lượng chất diện hoạt cao [48], [137].
1.2.3.5 Tiểu phân nano lipid rắn (solid lipid nanoparticles, SLN)
SLN được bào chế bằng cách thay thế thành phần dầu lỏng của nhũ tương D/N bằng
một hoặc hỗn hợp lipid rắn. So với nhũ tương nano, SLN kiểm sốt sự phóng thích
tốt hơn. Tuy nhiên, tỉ lệ chứa hoạt chất của SLN khá thấp do nhiều hoạt chất ít tan
trong lipid rắn. Sau khi bào chế, lipid rắn thường ở dạng có mức năng lượng cao (α,
β’ . Trong quá trình bảo quản, chúng có xu hướng trở về mức năng lượng thấp hơn
(dạng β ở trạng thái kết tinh nên d đẩy hoạt chất ra khỏi tiểu phân [104], [148].
1.2.3.6 Giá mang lipid cấu trúc nano (naonostructured lipid carriers, NLC)
Với NLC, pha dầu là hỗn hợp lipid rắn – lỏng với tỉ lệ khác nhau nhưng vẫn tạo nên
tiểu phân rắn ở nhiệt độ phịng và nhiệt độ cơ thể. Có 3 dạng NLC. Dạng kết tinh

.


9

khơng hồn tồn (imperfect lipid matrix) có lipid rắn chiếm tỉ lệ cao hơn lipid lỏng.
Khi về nhiệt độ phòng sẽ có sự xáo trộn trong cấu trúc, tạo thành các “khoảng
trống” chứa hoạt chất (dạng I, Hình 1.2 b). Dạng cấu trúc lipid lỏng/rắn/nước có tỉ
lệ lipid lỏng cao hơn lipid rắn. Sự tách pha trong quá trình làm nguội tạo nên các hạt
dầu li ti với cấu trúc lipid lỏng/rắn/nước (dạng II, Hình 1.2 c). Dạng vơ định hình có
tỉ lệ lipid lỏng nhất định nhằm ngăn sự kết tinh hoàn toàn của lipid rắn và giúp
chúng tồn tại ở dạng vơ định hình (dạng III, Hình 1.2 d) [99], [146].
Hoạt
chất

d
b
C
a
Hình 1.2 Cấu tạo SLN (a), NLC dạng I (b), NLC dạng II (c) và NLC dạng III (d)
"Nguồn: Müller RH, 2002" [99]
Ngoài khả năng chứa hoạt chất, NLC còn hạn chế việc đẩy hoạt chất ra khỏi tiểu
phân trong quá trình bảo quản. Do pha dầu là hỗn hợp lipid rắn – lỏng nên sau khi
về nhiệt độ phịng, lõi của NLC vẫn có những “khoảng trống” nhờ lipid ở dạng vơ
định hình, vì vậy, hoạt chất vẫn được bao trong lõi tiểu phân [113], [115].

1.3. Phương pháp bào chế hệ tiểu phân nano lipid
Thành phần lipid: Lipid có nguồn gốc từ tự nhiên, bán tổng hợp hoặc tổng hợp, có
thể thối biến sinh học [114], [161] gồm triglycerid, steroid, sáp và phospholipid
[46], [70]. Dựa vào sự tương tác với nước, có thể chia thành hai nhóm:
 Lipid lớp kép: Trong môi trường nước, các lipid tạo thành lớp lipid kép do sự
sắp xếp “đuôi nối đuôi” của các phân tử lipid lớp đơn, điển hình là
phospholipid. Phospholipid có nhóm chức (phosphatidylcholin) có thể thay
đổi tính chất của tiểu phân lipid như sự trương nở, liên kết và thối hóa.
 Lipid khơng tạo lớp kép: Lipid trong vật thể sống chủ yếu là lipid lớp đơn.

Chúng được ứng dụng trong phân phối thuốc nhờ khả năng tạo thành mạng

.


10

matrix, gồm triglycerid và sáp. Chúng tác động đến tính chất của tiểu phân
nano do sự khác nhau về điểm chảy, tính chất kết tinh và dạng đa hình. Đặc
biệt, lipid còn làm tăng sự hấp thu các hoạt chất thân dầu [26], [90].
Acid béo dùng trong bào chế tiểu phân nano lipid thường được chiết xuất từ một số
dầu lỏng dùng trong dược phẩm: Acid caprylic, acid capric, acid lauric, acid
palmitic, acid stearic, acid oleic, acid linoleic, acid behenic,…[46], [72]. Một số
lipid và dầu lỏng dùng trong bào chế tiểu phân nano lipid được nêu ở Bảng 1.3.
Bảng 1.3 Một số lipid lớp đơn và dầu dùng trong bào chế tiểu phân nano lipid
Lipid rắn
Acid stearic
Acid palmitic
Acid behenic
Triglycerid
Trimyristin
Tripalmitin
Tristearin
Trilaurin

Lipid rắn trong tự nhiên Hỗn hợp mono, di và triglycerid
Witepsol
Chất béo từ dê
Glyceryl monostearat
Dầu béo từ cacao

Glyceryl behenat
Glyceryl palmitostearat
Sáp
Dầu lỏng
Dầu dừa
Sáp ong
Dầu ô liu
Cetyl palmitat
Dầu đậu nành
Sáp carnauba
Dầu lạc
"Nguồn: Katdare A, 2006" [72]

Phương pháp bào chế hệ tiểu phân nano lipid: Phương pháp bào chế hệ tiểu phân
nano thường dựa vào hai nguyên lý cơ bản, đó là nguyên lý từ trên xuống (top
down) hoặc từ dưới lên (bottom up) [62], [135].
Nguyên lý “từ dưới lên”: Tiểu phân nano được tạo thành từ sự phát triển hoặc tự
sắp xếp của nguyên tử hoặc phân tử tạo thành khối do sự tương tác vật lý hoặc hóa
học trong điều kiện có hoặc khơng có sự hiện diện của chất mầm [26], [109].
Ngun lý “từ trên xuống”: Nguyên liệu kích thước lớn được biến đổi thành kích
thước nhỏ bằng cách bẻ gãy hoặc cắt nhỏ nguyên liệu [26], [62].
Dựa vào hai nguyên lý này, có thể chia các phương pháp bào chế hệ tiểu phân nano
như trình bày trong Sơ đồ 1.1 [134], [147].

.


11

Bào chế hệ tiểu phân nano

Kỹ thuật cơ học

Nghiền

Siêu
âm

Đồng
nhất
hóa

KT có
kiểm
sốt

KT bay
hơi trong
nước

Pha lỗng
NT micro

Kỹ thuật
chất lỏng
STH

Kỹ thuật
kháng
DM

HPH
lạnh

HPH
nóng

Kỹ thuật nhũ hóa

Kỹ thuật kết tủa

Nhũ
hóa bay
hơi DM

Kỹ
thuật
kháng
DM
STH

Khuếch
trương
nhanh từ
dung dịch
STH

Thu hệ tiểu phân nano
Để nguội
(nhiệt độ phòng,

ngăn mát tủ lạnh)

Thu hệ tiểu phân nano

Thu tiểu phân nano

Sấy phun
Đông khô
Lọc

Sơ đồ 1.1 Sơ đồ các phương pháp bào chế hệ tiểu phân nano

1.3.1 Kỹ thuật cơ học
1.3.1.1 Đồng nhất hóa bằng áp suất cao hoặc siêu âm
Quy trình bào chế bằng phương pháp đồng nhất hóa thường gồm hai bước chính:
Bước 1. Tạo nhũ tương (D/N : Hòa tan hoạt chất vào pha dầu và phân tán hỗn hợp
này với pha nước chứa chất nhũ hóa. Khuấy tốc độ cao để tạo nhũ tương [31], [45].
Bước 2. Đồng nhất hóa kích thước giọt bằng siêu âm hoặc áp suất cao [27], [125].
 Kỹ thuật siêu âm
Áp lực từ những đợt sóng siêu âm tác động vào chất lỏng, kết hợp với điều kiện xác
định sẽ tạo bong bóng khí. Chúng lớn dần đến mức độ nhất định sẽ chuyển động dữ
dội và vỡ ra (hiện tượng sủi bong bóng, cavitation), tạo nên những đợt sóng có đủ
năng lượng bẻ gãy liên kết đồng hóa trị, làm giảm kích thước giọt lỏng [55], [137].

.