Nghiên cứu bào chế tiểu phân nano chứa acid glycyrrhizic bằng phương pháp tự kết tạo

.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH


BÙI VĂN HIỆP

NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ TIỂU PHÂN NANO CHỨA
ACID GLYCYRRHIZIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỰ KẾT TẠO

LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC

Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2020

.


.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH


BÙI VĂN HIỆP

NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ TIỂU PHÂN NANO CHỨA
ACID GLYCYRRHIZIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỰ KẾT TẠO
Ngành: Công nghệ dược phẩm và bào chế thuốc
Mã số: 8720202

Luận văn Thạc sĩ Dược học

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. PHẠM ĐÌNH DUY

Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2020

.


.

LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả trong luận
văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 10 năm 2020

Bùi Văn Hiệp

.


.

XÁC NHẬN CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Họ và tên Giảng viên hướng dẫn: PGS. TS. Phạm Đình Duy
Đơn vị: Giảng viên bộ môn Bào chế – Khoa Dược – Đại học Y Dược TPHCM
Tên đề tài: Nghiên cứu điều chế tiểu phân nano chứa acid glycyrrhizic bằng
phương pháp tự kết tạo
Họ và tên học viên thực hiện đề tài: Bùi Văn Hiệp
MSHV: 527187005
Chuyên ngành: Công nghệ dược phẩm và bào chế thuốc
Nơi công tác: Công ty TNHH Thế Giới Gen
Tôi xin xác nhận học viên Bùi Văn Hiệp đã hoàn thành đề tài và cho phép nộp khóa
luận tốt nghiệp cho Khoa Dược – Đại học Y Dược TPHCM.
Giảng viên hướng dẫn

PGS. TS. Phạm Đình Duy

.


.

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Khoa Dược – Trường đại học
Y dược Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện để em được học tập và hồn thành
chương trình thạc sĩ khóa học 2018 – 2020.
Em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong bộ môn Công nghiệp dược và Bào
chế đã dành thời gian biên soạn và giảng dạy các kiến thức chuyên ngành nâng cao
cho chương học thạc sĩ của em.
Em xin gửi lời tri ân sâu sắc tới thầy PGS. TS. Phạm Đình Duy đã quan tâm
và tận tình hướng dẫn để luận văn của em được thực hiện và hoàn thành tốt đẹp.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới cô TS. Huỳnh Trúc Thanh Ngọc và cô TS.
Huỳnh Thị Mỹ Duyên đã dành thời gian quý báu để phản biện đề tài của em, đưa ra

những nhận xét, đánh giá để đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

BÙI VĂN HIỆP

.


.

i

NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ TIỂU PHÂN NANO CHỨA ACID
GLYCYRRHIZIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỰ KẾT TẠO
Bùi Văn Hiệp
Giảng viên hướng dẫn: PGS. TS. Phạm Đình Duy
Giới thiệu
Đề tài được thực hiện nhằm xây dựng cơng thức và quy trình tối ưu để bào chế tiểu
phân nano chứa acid glycyrrhizic bằng phương pháp tự kết tạo.
Phương pháp nghiên cứu
Xây dựng và phẩm định quy trình định lượng tiểu phân nano chứa acid glycyrrhizic
bằng quan phổ UV-Vis.
Thiết kế mơ hình sàng lọc Plackett Burman bằng phần mềm Design-Expert (phiên
bản 11.0.4.0) để đánh giá sự ảnh hưởng của các yếu tố lên đặc tính của tiểu phân
nano. Mơ hình thực nghiệm gồm 12 cơng thức và đánh giá trên 11 biến độc lập bao
gồm: nồng độ acid glycyrrhizic (%), nồng độ lipoid S100 (%), nồng độ chitosan (%),
nồng độ poloxamer 407 (%), tỉ lệ pha cồn (%), thời gian đun hồi lưu (giờ), nhiệt độ
đun hồi lưu (C), tốc độ bơm (mL/phút), tốc độ khuấy (rpm), tốc độ đồng hóa (rpm),
thời gian đồng hóa (phút). Các biến phụ thuộc bao gồm: kích thước tiểu phân
nano (nm), chỉ số đa phân tán, thế zeta (mV), hiệu suất bắt giữ hoạt chất (%) và khả

năng tải hoạt chất (%).
Thiết kế mơ hình tối ưu bề mặt I – Optomal bằng phần mềm Design-Expert (phiên
bản 11.0.4.0) nhằm đưa ra giá trị cơng thức và quy trình tối ưu với 5 biến độc lập
được lựa chọn từ mô hình sàng lọc Plackett Burman.
Tối ưu hóa cơng thức và quy trình cho bào chế tiểu phân nano chứa acid glycyrrhizic
bằng phương pháp tự kết tạo bằng phần mềm Design-Expert, lựa chọn cơng thức có
chỉ số mong muốn cao nhất. Điều chế hỗn dịch chứa nano acid glycyrrhizic với thông
số cơng thức và quy trình tối ưu 3 lần và kiểm chứng kết quả thực nghiệm với kết quả
dự đoán của phần mềm.

.


.

ii

Bào chế 3 lô hỗn dịch (1000 mL) chứa tiểu phân nano acid glycyrrhizic bằng phương
pháp tự kết tạo với cơng thức và quy trình tối ưu.
Kết quả và bàn luận
Công thức tối ưu của hỗn dịch chứa tiểu phân nano acid glycyrrhizic được bào chế
bằng phương pháp tự kết tạo có nồng độ acid glycyrrhizic là 0,042%; nồng độ lipoid
S100 là 0,099%; nồng độ chitosan là 0,005%; nồng độ poloxamer 407 là 0,3%; tỉ lệ
pha cồn trong công thức là 10,009%; thời gian đun hồi lưu là 160 phút tại 70 C; tốc
độ bơm là 1 mL/phút; tốc độ khuấy là 400 rpm và quy trình bào chế khơng có bước
đồng hóa.
Tiểu phân nano acid glycyrrhizic được bào chế với cơng thức và quy trình tối ưu có
kích thước 84,23 ± 1,19 nm, chỉ số đa phân tán 0,194 ± 0,011; thế zeta
+ 19,17 ± 0,85 mV; hiệu suất bắt giữ hoạt chất đạt 95,30 ± 0,25% và khả năng tải
hoạt chất đạt 9,60 ± 0,02%.

Kết luận
Đề tài đã xây dựng được cơng thức và quy trình tối ưu bào chế tiểu phân nano tự kết
tạo chứa acid glycyrrhizic và bào chế thành công 3 lô thực nghiệm với cỡ lô
1000 mL.

.


.

iii

PREPARATION OF GLYCYRRHIZIC ACID LOADED
SELF–ASSEMBLED NANOPARTICLES
Bùi Văn Hiệp
Supervisor: Assoc. Prof. PhD Pham Dinh Duy
Introduction
This essay aimed to establish the optimal formula and process variable of glycyrrhizic
acid (a main active ingredient of Glycyrrhiza uralensis Fisch) loaded self–assembled
nanoparticles.
Methods
Establishing and validating the method of quantifying glycyrrhizic acid loaded self–
assembled nanoparticles by UV-Vis spectroscopy.
Designing the Plakett Burman screening experimental model with Design-Expert
software (vs 11.0.4.0) to evaluate the affection of some factor in the characteristics
of the nanoparticles. This experimental model including 12 formulas with 11
independent variables of acid glycyrrhizic concentration (%), lipoid S100
concentration, chitosan concentration (%), poloxamer 407 concentration (%), ethanol
phase ratio (%), time of reflux (hour), the temperature of reflux (C), pumping speed
(mL/min), stirring speed (rpm), speed and time of homogenization(rpm/minute).

Dependent

variables

are

nanoparticle

size

(nm),

polydispersity

index,

zeta potential (mV), encapsulation efficiency (%), and drug loading capacity (%).
Designing the I-Optimal response surface experimental model with Design-Expert
software (vs. 11.0.4.0) to optimize the formula and process variable with 5
independent variables chosen from Plakett Burman experimental model.
Optimizing the formula for preparing glycyrrhizic acid loaded self–assembled
nanoparticles by Design-Expert software, selecting the formula with the highest
desirability. Preparing optimal formula 3 times and verifying experimental results to
compare with the theory.

.


.

iv

Preparing 3 lots of glycyrrhizic acid loaded self–assembled nanoparticles (1000 mL)
with the optimal formula.
Results and discussion
The optimal formula of glycyrrhizic loaded self–assembled nanoparticles has the
glycyrrhizic acid concentration of 0,042%, the lipoid S100 concentration is 0,099%,
the chitosan concentration is 0,005 %, the concentration of poloxamer 407 is
0,3% (%), the ratio of ethanol phase is 10,009%, the reflux last 160 minutes at 70 C,
the pumping speed is 1 mL/min, the stirring speed is 400 rpm and there is no
homogenization process in the preparation.
The glycyrrhizic acid loaded self–assembled nanoparticles preparing with the optimal
formula has size of 84,23 ± 1,19 nm; PDI 0,194 ± 0,011; zeta potential
+19,17 ± 0,85 mV; encapsulation efficiency 95,3 ± 0,25 %; load capacity
9,60 ± 0,02%.
Conclusion
This essay has established the optimal formula and process variable of the
glycyrrhizic loaded self–assembled nanoparticles and successfully prepare three lots
(1000 mL) of nano glycyrrhizic acid.

.


.

v

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
Chương 1

1.1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU..................................................................3

Công nghệ nano trong nghiên cứu phát triển thuốc thảo dược .....................3

1.1.1

Các hệ tiểu phân nano tải hoạt chất dược liệu ........................................4

1.1.2

Các kỹ thuật bào chế tiểu phân nano ......................................................6

1.2

Công nghệ nano tự kết tạo với chiitosan và phosphatidylcholin ...................7

1.2.1

Phosphatidylcholin..................................................................................7

1.2.2

Chitosan và công nghệ nano tự kết tạo ...................................................9

1.3

Tối ưu hóa cơng thức và quy trình ..............................................................12

1.4

Tổng quan về acid glycyrrhizic ...................................................................14

1.4.1

Tính chất lý hóa liên quan tới bào chế ..................................................14

1.4.2

Tác dụng dược lý ..................................................................................14

1.4.3

Một số nghiên cứu bào chế acid glycyrrhizic dưới cấu trúc nano ........17

Chương 2

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................19

2.1

Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................19

2.2

Máy móc và trang thiết bị ............................................................................19

2.3

Phương pháp nghiên cứu .............................................................................20

2.3.1 Xây dựng và thẩm định phương pháp định lượng nano chứa acid
glycyrrhizic bằng quang phổ UV-Vis ................................................................20
2.3.2 Sàng lọc các yếu tố ảnh hưởng tới đặc tính của tiểu phân nano bằng phần
mềm Design-Expert ............................................................................................22
2.3.3

Tối ưu cơng thức và quy trình bằng phần mềm Design-Expert ...........27

Chương 3

KẾT QUẢ .........................................................................................29

3.1 Xây dựng và thẩm định quy trình định lượng nano acid glycyrrhizic bằng
quang phổ UV-Vis .................................................................................................29
3.1.1

Độ đặc hiệu ...........................................................................................29

3.1.2

Khoảng tuyến tính .................................................................................30

3.1.3

Độ lặp lại ...............................................................................................32

3.1.4

Độ đúng .................................................................................................33

3.2

Kết quả sàng lọc các yếu tố ảnh hưởng bằng mơ hình Plackett Burman ....34

3.2.1

Kết quả thực nghiệm .............................................................................34

.


.

vi

3.2.2

Kết quả phân tích phương sai ...............................................................35

3.2.3 Sự ảnh hưởng của các yếu tố sàng lọc – xác định thông số của mơ hình
tối ưu đáp ứng bề mặt .........................................................................................37
3.3

Kết quả mơ hình tối ưu đáp ứng bề mặt I-Optimal .....................................49

3.3.1

Kết quả thực nghiệm .............................................................................49

3.3.2

Kết quả phân tích phương sai của mơ hình I-Optimal ..........................50

3.3.3 Đánh giá sự tương quan giữa giá trị dự đoán và giá trị thực tế của các
yếu tố phụ thuộc .................................................................................................53
3.3.4

Lựa chọn công thức tối ưu ....................................................................58

3.3.5

Kiểm chứng công thức tối ưu ...............................................................59

Chương 4

BÀN LUẬN ......................................................................................63

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .....................................................................................76
4.2

Kết luận........................................................................................................76

4.3

Đề nghị ........................................................................................................77

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................78
PHỤ LỤC .................................................................................................................86

.


.

vii

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 So sánh cấu trúc liposome và phytosome ..................................................6
Hình 1.2 Cấu trúc phytosome và quá trình hấp thu của phytosome qua màng tế bào
....................................................................................................................8
Hình 1.3 Sự chuyển dạng của chitosan trong mơi trường acid .................................9
Hình 1.4 Q trình deacetyl hóa chitin tạo thành chitosan .....................................10
Hình 1.5 Cơ chế tự kết tạo ......................................................................................11
Hình 1.6 Một số mơ hình được sử dụng trong tối ưu hóa cơng thức – quy trình ...13
Hình 1.7 Cấu trúc hóa học acid glycyrrhizic...........................................................14
Hình 1.8 Acid glycyrrhizic và các chất chuyển hóa................................................15
Hình 2.9 Quy trình bào chế tiểu phân nano acid glycyrrhizic ................................23
Hình 3.10 Phổ UV-Vis của (A) mẫu chuẩn, (B) mẫu placebo, (C) mẫu thử và (D) mẫu
thử thêm chuẩn ..........................................................................................................29
Hình 3.11 Đường tuyến tính......................................................................................31
Hình 3.12 Ảnh hưởng của biến độc lập A.................................................................38
Hình 3.13 Ảnh hưởng của biến độc lập B .................................................................39
Hình 3.14 Ảnh hưởng của biến độc lập C .................................................................40
Hình 3.15 Ảnh hưởng của biến độc lập E .................................................................41
Hình 3.16 Ảnh hưởng của biến độc lập G.................................................................42
Hình 3.17 Ảnh hưởng của biến độc lập D.................................................................43
Hình 3.18 Ảnh hưởng của biến độc lập F .................................................................43
Hình 3.19 Ảnh hưởng của biến độc lập H.................................................................44

Hình 3.20 Ảnh hưởng của biến độc lập J ..................................................................45
Hình 3.21 Ảnh hưởng của biến độc lập K và L ........................................................46

.


.

viii

Hình 3.22 Sự tương quan giữa giá trị dự đốn và giá trị thực tế của kích thước tiểu
phân

..................................................................................................................53

Hình 3.23 Sự tương quan giữa giá trị dự đoán và giá trị thực tế của PDI ................54
Hình 3.24 Sự tương quan giữa giá trị dự đoán và giá trị thực tế của thế zeta...........55
Hình 3.25 Sự tương quan giữa giá trị dự đoán và giá trị thực tế của hiệu suất bắt giữ
hoạt chất ..................................................................................................................56
Hình 3.26 Sự tương quan giữa giá trị dự đoán và giá trị thực tế của khả năng tải hoạt
chất

..................................................................................................................57

Hình 3.27 Quy trình bào chế tối ưu ...........................................................................62
Hình 4.28 Ảnh hưởng của nồng độ acid glycyrrhizic lên kích thước tiểu phân nano ..
..................................................................................................................66
Hình 4.29 Ảnh hưởng của thời gian đun hồi lưu và nồng độ poloxamer 407 lên kích
thước tiểu phân nano .................................................................................................67
Hình 4.30 Ảnh hưởng của q trình đồng hóa lên kích thước tiểu phân nano .........68

Hình 4.31 Ảnh hưởng của các yếu tố lên chỉ số đa phân tán ....................................70
Hình 4.32 Ảnh hưởng của nồng độ lipoid S100 và chitosan lên thế zeta .................71
Hình 4.33 Ảnh hưởng của các yếu tố lên hiệu suất bắt giữ hoạt chất .......................73
Hình 4.34 Ảnh hưởng của thời gian đun hồi lưu và nồng độ pha cồn lên khả năng tải
hoạt chất ..................................................................................................................74
Hình 4.35 Ảnh hưởng của quá trình đồng hóa lên khả năng tải hoạt chất ................74

.


.

ix

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Đặc tính lý hóa của acid glycyrrhizic .......................................................14
Bảng 2.2 Nguyên vật liệu ........................................................................................19
Bảng 2.3 Máy móc và trang thiết bị ........................................................................19
Bảng 2.4 Công thức bào chế cho 200 mL hỗn dịch chứa nano acid glycyrrhizic ...22
Bảng 2.5 Cơng thức thiết kế thực nghiệm theo mơ hình Plackett Burman .............27
Bảng 3.6 Kết quả đo khoảng tuyến tính ..................................................................30
Bảng 3.7 Kết quả độ lặp lại .....................................................................................32
Bảng 3.8 Kết quả độ đúng .......................................................................................33
Bảng 3.9 Kết quả thực nghiệm sàng lọc bằng mơ hình Plackett Burman ...............34
Bảng 3.10 Kết quả phân tích phương sai của mơ hình Plackett Burman
..................................................................................................................36
Bảng 3.11 Khoảng giá trị của các yếu tố cho mơ hình tối ưu đáp ứng bề mặt .........47
Bảng 3.12 Mơ hình I-OptiamL 27 công thức với 5 yếu tố ảnh hưởng .....................48
Bảng 3.13 Kết quả mơ hình tối ưu bề mặt I-Optimal ...............................................50
Bảng 3.14 Kết quả phân tích phương sai mơ hình I-Optimal với 27 cơng thức thực

nghiệm

..................................................................................................................51

Bảng 3.15 Khoảng giá trị và các điều kiện ràng buộc cho các biến .........................58
Bảng 3.16 Cơng thức dự đốn của phần mền Design-Expert ...................................59
Bảng 3.17 Kết quả của công thức tối ưu ...................................................................60
Bảng 3.18 Công thức tối ưu cho 1000 mL hỗn dịch chứa nano acid glycyrrhizic ....61

.


.

x

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết

Tiếng Anh

Tiếng Việt

AG

Acid glycyrrhizic

Acid glycyrrhizic

AGL

Acid glycyrrhetic

Acid glycyrrhetic

PC

Phosphatidylcholin

Phosphatidylcholin

SAS

Supercritical antisolvent

tắt

.

Phương pháp ngưng tụ dung
môi siêu tới hạn


.

1

MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, các dược chất có nguồn gốc từ dược liệu dần được
quan tâm và chú trọng hơn trong việc điều trị các bệnh lý cấp tính và mạn tính, trở

thành xu hướng mới cho các hệ thống trị liệu hiện đại. Một số thảo dược đã và đang
thu hút được sự quan tâm rất lớn bởi tính an tồn và hiệu quả như garlicin trong điều
trị các bệnh về phổi; curcumin, paclitaxel trong điều trị ung thư; silymarin trong bảo
vệ gan và điều trị viêm gan mạn tính [44]. Acid glycyrrhizic cũng là một hoạt chất
tiềm năng được chứng minh khả năng kháng viêm, kháng dị ứng, ức chế sự phát triển
của tế bào ung thư và đã được sử dụng trong các thuốc điều trị hen suyễn, viêm phế
quản [4]. Tuy nhiên, do đặc tính kém tan trong nước (0,15 mM), khả năng thấm và
sinh khả dụng của các chế phẩm chứa acid glycyrrhizic thường rất thấp [49], [54]. Để
cải thiện tình trạng này, các đề tài nghiên cứu liên quan tới acid glycyrrhizic trong
những năm gần đây phần lớn đều hướng tới việc giảm kích thước tiểu phân bằng các
phương pháp micro hóa, nano hóa khác nhau. Năm 2012, Xiaoyu Sui và cộng sự đã
nghiên cứu bào chế acid glycyrrhizic dưới dạng tiểu phân micro bằng phương pháp
ngưng tụ dung môi siêu tới hạn (SAS) sử dụng ethanol và carbon dioxide làm dung
môi và dung môi ngưng tụ [49]. Năm 2013, Wei Wang và cộng sự bào chế thành
công hỗn dịch chứa acid glycyrrhizic sử dụng quy trình ngưng tụ dung mơi siêu tới
hạn với dung môi là dimethyl sulfoxide và dung môi ngưng tụ là carbon dioxide cho
hỗn dịch có pha phân tán là các tiểu phân nano đạt kích thước trung bình khoảng 200
nm [54]. Trong một cơng trình nghiên cứu khác, silibinin và acid glycyrrhizic được
phối hợp và bào chế dưới dạng nano liposome trong thử nghiệm tác dụng lên tế bào
biểu mô gan ung thư bởi Mohammad Mahdi Ochi và cộng sự (2016) [35].
Các nghiên cứu trên đều có đặc điểm chung là phương pháp bào chế đòi hỏi kỹ
thuật phức tạp. Trong khi đó, cơng nghệ tạo nano bằng phương pháp tự kết tạo với
chitosan là một kỹ thuật mới và có những lợi thế nhất định như quy trình đơn giản,
khơng địi hỏi máy móc phức tạp, thời gian thực hiện ngắn, đồng thời tiểu phân nano
tạo thành có cấu trúc bền vững nhờ lực tĩnh điện [29]. Do đó, Đề tài “Nghiên cứu
bào chế tiểu phân nano chứa acid glycyrrhizic bằng phương pháp tự kết tạo”

.

.

2

được thực hiên nhằm phát triển dạng bào chế nano cho acid glycyrrhizic sử dụng
phương pháp nano tự kết tạo hướng tới sử dụng qua đường hô hấp.
Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu tổng quát:
Nghiên cứu bào chế tiểu phân nano chứa acid glycyrrhizic bằng phương pháp tự kết
tạo hướng tới sử dụng cho đường hô hấp.
Nội dung cụ thể:
-

Xây dựng và thẩm định quy trình định lượng nano acid glycyrrhizic bằng phương
pháp quang phổ UV-Vis.

-

Sàng lọc các yếu tố của cơng thức và quy trình bào chế ảnh hưởng tới đặc tính của
tiểu phân nano bằng phần mềm Design-Expert.

-

Tối ưu hóa cơng thức và quy trình bào chế bằng phần mềm Design-Expert và kiểm
chứng cơng thức và quy trình tối ưu được dự đoán bởi phần mềm.

.


.

3

TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 CÔNG NGHỆ NANO TRONG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN
THUỐC THẢO DƯỢC
Trong vài thập kỷ gần đây, thuốc từ dược liệu đã được nghiên cứu và khẳng
định vị trí trong nền cơng nghiệp dược phẩm. Ít tác dụng phụ và độc tính, hiệu quả
sinh học cao, thân thiện với môi trường là những ưu điểm vượt trội của những sản
phẩm đi từ dược liệu so với ngành công nghiệp hóa dược.
Tuy nhiên, đa số các thuốc từ dược liệu gặp những khó khăn về bào chế như:
hoạt chất kém bền, dễ bị phân hủy trong acid dịch vị, có thể bị chuyển hóa lần đầu
qua gan dẫn tới thời gian lưu trong máu ngắn đồng nghĩa với việc thuốc không đạt đủ
nồng độ tại nơi tác động [47], [52]. Thực trạng cho thấy, những hoạt chất có nguồn
gốc từ dược liệu cho tác dụng sinh học in vitro khả quan, tuy nhiên tác dụng dược lý
trên các thử nghiệm in vivo gần như khơng có [52]. Điều này cũng được lý giải một
phần do khả năng thấm qua màng sinh học của phân tử dược chất kém.
Do những ngun nhân đó, cơng nghệ nano hóa đã được nghiên cứu và phát
triển, mang tiềm năng lớn trong việc bảo vệ và tăng cường sinh khả dụng của hoạt
chất dược liệu. Nhiệm vụ chính của cơng nghệ nano bao gồm 2 khía cạnh: thứ nhất,
nano tiểu phân dược liệu phải có khả năng tải cao, tức là đem đủ lượng hoạt chất đạt
nồng độ trị liệu trong suốt thời gian trị liệu, điều này liên quan tới hiệu suất tải và khả
năng bảo vệ dược chất tránh bị phân hủy trong môi trường dịch thể; thứ hai, dược
chất phải tới được nơi tác động, đòi hỏi tiểu phân nano phải đạt kích thước đủ nhỏ để
vận chuyển qua màng sinh học, hoặc thẩm thấu qua màng nhờ một số công nghệ như
liposomes, phytosome.
Công nghệ nano đã và đang trở thành xu hướng mới trong công nghiệp bào chế
dược phẩm, đặc biệt đối với các dược chất từ dược liệu bởi những ưu điểm sau [30]:
- Khả năng tải hoạt chất cao, giúp thuốc đạt nồng độ tại nơi tác động đồng thời
có triển vọng trong nghiên cứu dạng thuốc phóng thích có kiểm sốt.

- Cải thiện độ tan dược chất do kích thước hạt nano nhỏ, tăng đáng kể diện tích
tiếp xúc với mơi trường dịch thể.

.


.

4

- Tăng tính thấm qua màng sinh học cả về số lượng và tốc độ.
- Đưa thuốc tới vị trí tác động nhanh và hiệu quả.
- Giảm tác dụng phụ và độc tính.
- Giảm liều sử dụng, tăng khả năng tuân trị của bệnh nhân.
Các hệ tiểu phân nano tải hoạt chất dược liệu

1.1.1

Điểm mấu chốt trong sự thành công của công nghệ nano không chỉ nằm ở những
ưu điểm vượt trội mà cịn ở các cơng nghệ bào chế dạng nano. Theo kịp xu hướng
mới của ngành công nghiệp nghiên cứu bào chế dược phẩm, các nhà nghiên cứu cũng
như các tổ chức sản xuất dược khơng ngừng tìm tòi, khám phá và thử nghiệm các
phương pháp bào chế mới, hiệu quả hơn, ưu việt hơn và dễ dàng hơn. Ngày nay, cơng
nghệ nano xuất phát từ mục đích trị liệu, nhằm đưa thuốc tới đúng vị trí cần tác động
để đạt sinh khả dụng cần thiết, dẫn tới sự da dạng hóa trong cấu trúc nano với nhiều
dạng bào chế khác nhau như liposome, phytosome, tiểu phân nano, chất mang nano,
vi hạt nano, hệ vi tự nhũ, …
Hệ vi tự nhũ
Hệ vi tự nhũ gồm 2 pha phân tán vào nhau với kích thước tiểu phân pha phân
tán có đường kính nằm trong khoảng 0,1 – 100 µm. Hệ vi tự nhũ thường bao gồm

pha dầu, pha nước, chất nhũ hóa có thể kết hợp với một chất đồng diện hoạt với mục
đích tăng cường tính thấm của dược chất qua màng sinh học [47]. Trong một số
trường hợp, hệ vi tự nhũ được chia ra thành vi nhũ nano (5 – 200 nm) và vi tự nhũ
micro có kích thước hạt lớn hơn [57]. Một số hoạt chất tiêu biểu đã được nghiên cứu
dưới dạng hệ vi tự nhũ như berberin [42], docetaxel [7], matrine [50]…
Tiểu phân nano
Với lợi thế lớn về mặt kích thước tiểu phân, chỉ khoảng 10 – 1000 nm, tiểu phân
nano có triển vọng lớn trong việc tăng tính thấm và đưa hoạt chất dược liệu tới nơi
tác động, tăng cường dược động học và dược lực học của hoạt chất [47]. Với những
tiến bộ trong công nghệ bào chế mới, bằng việc gắn hoạt chất với ligands, hệ thống
trị liệu đưa thuốc tới mục tiêu sử dụng tiểu phân nano đã có những thành tựu đáng

.


.

5

kể, hướng tới mục tiêu trị liệu mới bao gồm phóng thích hoạt chất có kiểm sốt, tăng
cường sinh khả dụng và giảm tác dụng phụ của thuốc. Các công nghệ bào chế tiểu
phân nano có thể sử dụng như bay hơi dung mơi, nhũ tương hóa, polymer hóa hay sử
dụng công nghệ lỏng siêu tới hạn [41]. Một số hoạt chất dược liệu đã được bào chế
thành công dưới dạng tiểu phân nano như paclitaxel [56], ginseng [25], silybin [19],
quercitrin [23], berberine [8]…
Liposome
Liposome bảo vệ và tăng tính thấm của hoạt chất với cấu tạo màng phospholipid
kép. Cấu trúc phospholipid lưỡng tính bao gồm cả đầu thân nước và đi kị nước
thích hợp cho cả hoạt chất thân nước và kị nước. Với cấu trúc này, hoạt chất được cải
thiện độ tan, dược động học và dược lực học [47], từ đó tăng cường sinh khả dụng.

Với khả năng thấm qua màng sinh học dễ dàng, liposome cũng được ứng dụng để bào
chế những chế phẩm có kích thước tương đối lớn như gene, protein, peptide và được
định hướng trong bào chế thuốc phóng thích có kiểm sốt. Một số chế phẩm liposome
như magnolol [10], quercetin [16], diospyrin [17], astemisinin [48]…
Phytosome
Điểm tương đồng trong cấu trúc phytosome với liposome là dựa trên nền tảng
phospholipid. Song, phytosome có những ưu điểm vượt trội hơn hẳn, có tiềm năng
lớn trong hệ thống trị liệu có hoạt chất từ dược liệu. Khác với cấu trúc liposome,
phytosome không tạo màng bao phospholipid xung quanh phân tử dược chất mà liên
kết trực tiếp phospholipid với dược chất. Cụ thể, phospholipid thường sử dụng là
phosphatidylcholin với tỉ lệ 1:1 hoặc 2:1 với dược chất [53]. Do cấu trúc lưỡng tính,
phytosome khơng chỉ tan tốt trong dịch thể mà còn hấp thu tốt qua màng phospholipid
hay thấm vào mô, tăng cường sinh khả dụng cho cả hoạt chất kém tan trong nước và
kém tan trong dầu [27], [45]. Một nhóm các nhà khoa học Ý đã nghiên cứu bào chế
dạng phytosome và đưa ra kết luận sau khi định lượng hàm lượng hoạt chất trong
máu sau khi sử dụng, nồng độ hoạt chất trong máu khi sử dụng dạng phytosome tăng
từ 2 – 6 lần so với dạng thông thường [40].

.


.

6

Phân tử hoạt chất
Phosphatidylcholin
Phức hợp phosphatidylcholin – hoạt chất

So sánh cấu trúc liposome và phytosome [3]

Ưu điểm của dạng bào chế phytosome [18]:
-

Tạo điều kiện liên kết với gan nhờ khả năng tan trong muối mật.

-

Giảm liều sử dụng do tăng độ hấp thu.

-

Phosphatidylcholin ngồi tính năng bảo vệ dược chất cịn có tác dụng bảo
vệ gan.

-

Tăng cường tính thấm qua da và niêm mạc, tiềm năng cho các sản phẩm
mỹ phẩm.

-

Bảo vệ dược chất trong q trình chuyển hóa.

-

Hiệu quả bắt giữ cao do cấu trúc polyphenol của dược chất có khả năng tự
liên kết với phosphatidylcholin, thuận tiên cho quá trình bào chế.

-

Tăng độ bền của dược chất [27], [6].

-

Kéo dài thời gian lưu của thuốc trong cơ thể [27], [6].

Một số hoạt chất thành công trong bào chế dạng phytosome như: Quercetin [30],
Oxymetrine [59], Ginkgo biloba [33], Naringenin [46]… Ngồi ra cịn một số dạng
bào chế khác như ethosome đưa thuốc thấm qua da, transfersome đưa thuốc thấm qua
màng tế bào và các miếng dán thấm qua da có hoạt chất từ dược liệu [47].
Các kỹ thuật bào chế tiểu phân nano

1.1.2

Song song với quá trình nghiên cứu ra các dạng bào chế nano đi từ dược liệu,
các công nghệ áp dụng cũng được chú trọng trong việc giảm kích thước tiểu phân,

.


.

7

cải thiện hiệu suất bắt giữ, khả năng tải hoạt chất của cấu trúc nano, cũng như giảm
thời gian và chi phí trong sản xuất.
Một trong những phương pháp cổ điển nhất là nghiền. Các kỹ thuật nghiền tán
có thể cải thiện hiệu để tạo ra tiểu phân nano như nghiền ướt, nghiền đông lạnh hay
sử dụng áp suất cao qua một van có kích thước xác định trước [28]. Quá trình nghiền
tương đối đơn giản và phụ thuộc nhiều vào máy móc và phương tiện. Ngồi ra có thể

sử dụng các phương pháp khác như kết tủa trong dung môi, bay hơi dung môi, tạo hệ
vi tự nhũ, polyme hóa, hay sử dụng cơng nghệ lỏng siêu tới hạn… Việc tối ưu hóa
thời gian và chi phí địi hỏi sự lựa chọn phương pháp phù hợp với điều kiện
sản xuất / bào chế, đồng thời phù hợp với dạng hoạt chất và cấu trúc hoạt chất dược
liệu.
Tạo nano bằng công nghệ tự kết tạo (nano self – assembly) là phương pháp đang
được quan tâm với ưu điểm về hiệu suất / chi phí cao, điều kiện thực hiện đơn giản,
thời gian thực hiện ngắn, hiệu quả bắt giữ cao đồng thời tăng tính thấm qua màng
sinh học và thời gian lưu của dược chất trong dịch thể. Một số cấu trúc khó hoặc
khơng thể tạo dạng nano với phương pháp thơng thường có thể thực hiện bởi phương
pháp này. Hiện nay, phương pháp tự kết tạo với nguyên liệu là chitosan đã được
chứng minh có tiềm năng lớn trong các hệ thống trị liệu đưa thuốc tới mục tiêu và
phóng thích có kiểm sốt [37].

1.2 CƠNG NGHỆ NANO TỰ KẾT TẠO VỚI CHIITOSAN VÀ
PHOSPHATIDYLCHOLIN
1.2.1

Phosphatidylcholin

Phosphatidylcholin (PC) là thành phần chính của phospholipid trong màng tế
bào. Với cấu trúc lưỡng tính bao gồm đầu cholin thân nước và đuôi phosphatidyl thân
dầu, PC được ứng dụng trong công nghệ bào chế dược phẩm như một chất nhũ hóa,
chất tăng độ tan và là thành phần chính cấu tạo nên các dạng bào chế hướng mục tiêu
như liposome, phytosome, tiểu phân nano…, đặc biệt là các PC tự nhiên có nguồn
gốc từ đậu nành bởi tính an tồn và kinh tế [13].

.

.

8

Đối với hoạt chất có nguồn gốc từ các dược liệu như flavonoid, saponin…, cấu
trúc polyphenolic có khả năng liên kết trực tiếp với PC thông qua các liên kết hydro,
liên kết tĩnh điện và lực Van der waals để hình thành một kiểu cấu trúc mà các tiểu
phân hoạt chất được bao bọc trong lớp phospholipid kép (liposome) hoặc liên kết trực
tiếp với phospholipid (phytosome). Khi được hấp thu vào cơ thể, đầu thân nước của
phân tử PC sẽ liên kết với tiểu phân dược chất, đuôi thân dầu sẽ liên kết với tế bào để
tăng tính thấm qua màng hoặc thực hiện q trình nội bào hóa. Hình 1.2 thể hiện cấu
trúc của phytosome và quá trình hấp thu của phytosome qua màng tế bào [40]:

Cấu trúc Phytosome

Quá trình hấp thu của phytosome qua
màng tế bào

Cấu trúc phytosome và quá trình hấp thu của phytosome qua
màng tế bào [24]
Đối với cấu trúc hoạt chất kém tan trong nước, phosphatidylcholin tạo lớp màng
kép bảo vệ phân tử dược chất (liposome) hoặc liên kết trực tiếp với dược chất thông
qua lực tương tác kỵ nước giữa 2 phân tử (phytosome) [27], [38].
Các cấu trúc nano như liposome, phytosome, tiểu phân nano của hoạt chất dược
liệu với PC đã và đang được nghiên cứu rộng rãi trong các hệ thống trị liệu mới bởi
các ưu điểm nổi trội như:
- Tăng tính thấm qua màng tế bào của phân tử hoạt chất.
- Ổn định hoạt chất, tránh bị phân hủy bởi các nhân tố mơi trường như acid dịch
vị, sự chuyển hóa lần đầu qua gan, enzyme…

.


.

9

- Ngồi những đặc tính về bào chế, PC cịn có tác dụng bảo vệ gan [18].
Bên cạnh đó, dựa trên đặc tính về điện tích, PC có nhóm phosphat mang điện
tích âm có thể dễ dàng liên kết với các tác nhân mang điện tích dương như chitosan
theo cơ chế tự kết tạo để tạo thành màng bao bảo vệ tiểu phân phyto–phospholipid và
có tiềm năng trong nghiên cứu phát triển các dạng thuốc phóng thích có kiểm sốt
[37].
Chitosan và cơng nghệ nano tự kết tạo

1.2.2

1.2.2.1 Đặc tính của chitosan
Chitosan được cơng nhận là một chất có tiềm năng trong các hệ thống trị liệu
có kích thước nano với đặc tính dễ dàng phân hủy sinh học, tương thích sinh học và
khơng gây kích thích hệ miễn dịch.
Chitosan là một polysaccharide tự nhiên có cấu trúc bao gồm glucosamine và
N-acetyl-glucosamine

liên

kết

với

nhau

tại

vị

trí

1,4

của

vịng

2-deoxy-D glucopyranose với cấu trúc có nhiều nhóm chức hoạt động như hydroxy,
amino, acetylamino [58].
Nhóm hydroxy và amino trong cấu trúc của chitosan hình thành liên kết hydro
nội phân tử và ngoại phân tử nên chitosan tồn tại dưới cấu trúc tinh thể. Măc dù có
cấu trúc thân nước, song chitosan vẫn thể hiện tính thân dầu do sự xuất hiện của nhóm
N – acetyl. Đây cũng là nguyên nhân khiến chitosan bị kết tinh và khó tan trong mơi
trường trung tính. Tuy nhiên, chitosan lại dễ tan trong mơi trường acid do sự ion hóa
của nhóm amino [58].

Sự chuyển dạng của chitosan trong môi trường acid
Chitosan là một polysaccharide duy nhất mang điện tích dương. Nhờ sự chuyển
dạng của nhóm amin trong cấu trúc phân tử chitosan sang amino mang điện tích

.

.

10

dương trong mơi trường acid (pH < 6,3), Hình 1.3, chitosan dễ dàng liên kết với các
cấu trúc mang điện tích âm, tạo điều kiện để tạo màng bảo vệ dược chất và hướng tới
mục tiêu phóng thích có hoạt chất có kiểm sốt. Chitosan cũng được báo cáo về khả
năng tương tác với chất nhày và tế bào biểu mơ, làm yếu các liên kết tế bào, từ đó
cho khả năng bám dính sinh học và dễ dàng vận chuyển các cấu trúc tương đối cồng
kềnh như protein, peptide [22].
1.2.2.2 Liên quan cấu trúc và khả năng tự kết tạo của chitosan
Chitosan có cấu trúc bao gồm cả phần mang điện tích dương và phần thân dầu.
Khả năng tự kết tạo liên quan trực tiếp tới cả 2 yếu tố này. Tính thân dầu thể hiện rõ
khi mức độ acetyl hóa cao (Hình 1.4), cản trở q trình hình thành liên kết hydro nội
và ngoại phân tử, đồng thời làm giảm mật độ điện tích dương trên nguyên tử nitơ,
làm giảm hiệu suất bắt giữ của chitosan. Khối lượng phân tử cũng ảnh hưởng khơng
nhỏ tới q trình tự kết tạo, kích thước phân tử càng lớn cấu trúc tạo thành càng cồng
kềnh [58].

Deacetyl hóa

Q trình deacetyl hóa chitin tạo thành chitosan
1.2.2.3 Cơ chế tự kết tạo của chitosan và phosphatidylcholin
Quá trình tự kết tạo của chitosan xảy ra theo 2 hướng: tự kết tạo giữa chitosan
và dẫn xuất; tự kết tạo giữa chitosan với một phân tử khác. Trong cả 2 trường hợp,

.