Nghiên cứu bào chế nhũ tương nano nhỏ mắt diclofenac bằng thiết bị phân cắt tốc độ cao

Nội dung text: Nghiên cứu bào chế nhũ tương nano nhỏ mắt diclofenac bằng thiết bị phân cắt tốc độ cao

1. TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 1-2013 NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ NHŨ TƢƠNG NANO NHỎ MẮT DICLOFENAC BẰNG THIẾT BỊ PHÂN CẮT TỐC ĐỘ CAO Đặng Thị Hiền*; Nguyễn Hồng Vân*; Nguyễn Thị Phượng*; Nguyễn Trần Linh* TÓM TẮT Nhũ tương nano (NTN) nhỏ mắt chứa axít diclofenac được bào chế từ hỗn hợp gồm pha dầu, pha nước, chÊt diÖn ho¹t (CDH), chÊt ®ång diÖn ho¹t (CĐDH), chất tăng thấm và hệ đệm nhờ thiết bị phân cắt tốc độ cao. Ảnh hưởng của các thành phần trong NTN và thông số kỹ thuật đến một số tính chất hóa - lý và giải phóng dược chất in vitro được đánh giá bằng thiết kế thí nghiệm cổ điển và mạng neuron nhân tạo. Theo mô hình thiết kế thí nghiệm, đã bào chế được 30 mẫu NTN. Loại và lượng các thành phần trong công thức NTN, tốc độ và thời gian khuấy được lựa chọn là biến độc lập. Kích thước tiểu phân, chỉ số đa phân tán, thế zeta và % dược chất giải phóng được lựa chọn là biến phụ thuộc. Sự thay đổi thành phần nhũ tương, tốc độ và thời gian khuấy ảnh hưởng có ý nghĩa thống kê đến đặc tính hóa - lý và giải phóng dược chất từ NTN. * Từ khóa: Diclofenac; Nhũ tương nano; Nhỏ mắt. FORMULATION OF OPHTHALMIC DICLOFENAC NANOEMULSIONS USING HIGH SHEAR STIRRING HOMOGENIZER Summary Ophthalmic diclofenac nanoemulsions were prepared from diclofenac acid, water and oil phase, surfactants, cosurfactants, penetration enhancers, buffers using high shear stirring homogenizer. The influences of nanoemulsion components and preparing parameters on the in vitro drug releases were evaluated using the classical experimental design and artificial neural network. As model formulations, 30 kinds of nanoemulsions were prepared. The kinds and amounts of components, stirring speed and time were selected as independent variables. The particle size, polydispersity index, zeta potential and percentages of active ingredients released were considered as dependent variables. The changes in the nanoemulsion components, stirring speed and time influenced significantly the release rates of active ingredients from nanoemulsions. * Key words: Diclofenac; Nanoemulsion; Ophthalmic. * Trường Đại học Dược Hà Nội Chịu trách nhiệm nội dung khoa học: GS. TS. Nguyễn Liêm PGS. TS. Nguyễn Văn Minh 7
2. TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 1-2013 ĐẶT VẤN ĐỀ (Trung Quốc), axít phosphoric (Merck), natri dihydrophosphat (Trung Quốc), dinatri Các chế phẩm thuốc nhỏ mắt với hệ cấp hydophosphat (Trung Quốc), natri hydroxyd thuốc thường dùng có sinh khả dụng thấp và (Trung Quốc), methanol (Merck), glycerin hiệu quả điều trị chưa cao, người bệnh phải (Trung Quốc), natri clorid (Trung Quốc), nước nhỏ một liều thuốc lớn hoặc phải nhỏ nhiều cất (Việt Nam). lần mỗi ngày [2, 3]. 2. Phƣơng pháp nghiên cứu. Diclofenac là dẫn chất của axít phenylacetic, thuộc nhóm thuốc chống viêm non-steroid, ức * Phương pháp bào chế NTN: chế chọn lọc COX-2 hơn COX-1, có tác dụng Hòa tan hoàn toàn dược chất, CDH thân chống viêm, giảm đau và hạ sốt mạnh. dầu, CĐDH - transcutol HP vào dung môi pha Diclofenac dùng cho mắt trên thị trường mới dầu, đun nóng tới 60 - 65oC. Hòa tan CDH chỉ có ở dạng dung dịch với nồng độ 0,1%, thân nước, CĐDH thân nước, hệ đệm và các tác dụng rất ngắn, vì vậy, bệnh nhân phải nhỏ tá dược tan trong nước khác vào nước cất, ít nhất 3 - 5 lần/ngày cho mỗi chỉ định điều trị đun nóng tới 65 - 70oC. Sử dụng máy phân [4]. cắt EmulsiFlex - C5 (tốc độ: 10.000 - 16.000 NTN là một hệ cấp thuốc mới, được chứng vòng/phút, thời gian: 5 - 10 phút) đồng nhất minh rất thích hợp dùng cho mắt; được hình hóa nhũ tương. Điều chỉnh pH và thể tích. Lọc thành bởi sự phân tán của dầu - nước, ổn tiệt khuẩn qua màng cellulose acetat 0,2 µm. định do có sự tham gia của CDH, CĐDH [1, 5, Đóng gói, dán nhãn, hoàn chỉnh thành phẩm. 6]. Với nhiều ưu điểm hơn dạng thuốc nhỏ mắt * Phương pháp đánh giá một số tính chất dung dịch thông thường, nên chúng tôi chọn hóa - lý của hệ: NTN nhằm bào chế một dạng thuốc nhỏ mắt - Phương pháp xác định phân bố kích mới cho diclofenac có khả năng duy trì giải thước tiểu phân và thế zeta: sử dụng máy đo phóng thuốc hằng định trên giác mạc, kéo dài kích thước tiểu phân và thế zeta Zetasizer thời gian tác dụng của thuốc, thấm sâu hơn Nano ZS90, ®o kích thước hạt trong khoảng vào các lớp trong cấu trúc của mắt nhằm tăng 0,01 - 10.000 nm. §o ¸nh sáng tán xạ ở góc hiệu quả điều trị và giảm số lần dùng thuốc o o 90 , nhiệt độ đo 25 C. Để tránh hiện tượng đa mỗi ngày. tán xạ, pha loãng nhũ tương 100 lần trước khi đo. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp đo chỉ số khúc xạ: sử dụng khúc xạ kế A Krüss, ở nhiệt độ 25 ± 2oC. 1. Nguyên liệu nghiên cứu. Kiểm tra giá trị chỉ số khúc xạ của nước cất Axít diclofenac (Trung Quốc), tween 80 (1,333). Hiệu chỉnh máy (nếu cần thiết) trước (Singapore), cremophor RH40 (Pháp), span khi đo mẫu NTN. 80 (Singapore), isopropyl myristat - IPM - Phương pháp đo độ nhớt: sử dụng nhớt kế (Singapore), transcutol HP (Pháp), miglyol Brookfield. Nhiệt độ đo khoảng 25 ± 2oC. Đo (BASF), axít hydrocloric (Trung Quốc), ba lần, lấy kết quả trung bình. propylen glycol - PG (Việt Nam), hydroxy * Phương pháp xác định tû lệ dược chất propyl methyl cellulose (Trung Quốc), được nhũ hóa: benzalkonium clorid (Nhật Bản), axít boric 8
3. TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 1-2013 Thêm natri clorid đến bão hòa vào NTN, ly CDH, tỉ lệ CDH, loại CĐDH, tû lệ CĐDH và tâm với tốc độ 12.000 vòng/phút ở 40oC, thông số kỹ thuật đến sự hình thành, tính chất trong 30 phút để tách riêng 2 pha dầu và hóa - lý và khả năng giải phóng dược chất in nước. §ịnh lượng dược chất trong pha nước vitro của NTN. bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao. Từ kết quả Bảng 1: Các biến độc lập. định lượng dược chất toàn phần trong NTN và dược chất trong pha nước, tính toán tû lệ KÝ GIÁ TRỊ VÀ TÊN BIẾN HIỆU MỨC THAY ĐỔI dược chất trong pha dầu. Loại CDH thân X1 Tween Tween: Tween: * Phương pháp đánh giá khả năng giải nước Cremophor 1:1 Cremophor 2:1 phóng thuốc in vitro: Isopropyl Miglyol: Loại pha dầu X2 Miglyol Khảo sát khả năng giải phóng in vitro trên myristat IPM 1:1 bình Franz với màng giải phóng là màng thẩm Tû lệ CDH thân X3 1 - 2% tích 12.000 dalton; môi trường khuếch tán là nước Tû lệ CDH thân dung dịch đệm phosphat pH 7,4 (7 ml, 34 ± X 0,1 - 0,5% dầu 4 0,5oC); tốc độ khuấy: 400 vòng/phút, mẫu thử: Tû lệ 1 ml NTN. Định lượng dược chất trong môi X 0 - 0,03% Transcutol 5 trường giải phóng bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao. Tû lệ PG X6 5 - 10% * Phương pháp định lượng: Tốc độ phân cắt X7 10.000 - 16.000 vòng/phút Thời gian phân §ịnh lượng dược chất giải phóng từ NTN X 5 - 10 phút cắt 8 và dược chất có trong NTN bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (cột: C8, kích Bảng 2: Các biến phụ thuộc. thước 150 mm × 4,6 mm (octyl silica gel, 5 µm); pha động: methanol - dung dịch đệm TÊN BIẾN KÝ HIỆU ĐƠN VỊ phosphat pH 2,5 (75 : 25); tốc độ dòng: 1 Kích thước tiểu phân (KTTP) Z1 nm ml/phút; thể tích tiêm mẫu: 20 µl; detector UV bước sóng: 276 nm). Chỉ số đa phân tán (PDI) Z2 Thế zeta Z mV KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ 3 BÀN LUẬN % dược chất giải phóng Yi % 1. Thiết kế thí nghiệm. 3. Đánh giá ảnh hƣởng của các thành Sử dụng phần mềm Modde 8.0 thiết kế thí phần công thức đến một số tính chất hóa - nghiệm mô hình D-Optimal. lý của NTN. 2. Các biến độc lập. Sau khi khảo sát các điều kiện đo mẫu, Dựa trên công thức cơ bản của NTN đã thông số hóa - lý nên đo sau khi pha loãng khảo sát, cố định các thành phần: dược chất: nhũ tương 100 lần. Kết quả cho thấy: 0,093% axít diclofenac (tương đương với 1% - Các mẫu nhũ tương có chỉ số đa phân natri diclofenac); hệ đệm phosphat 0,1 M, pH tán (polydispersity index - PDI) ≤ 0,3 chỉ có 7,4; tû lệ pha dầu: 1%, chất tăng độ nhớt, chất một peak duy nhất. bảo quản. Thay đổi các thành phần trong công thức để khảo sát ảnh hưởng của loại 9
4. TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 1-2013 - KTTP của các mẫu nằm trong khoảng 50 nên quá trình phân cắt diễn ra dễ dàng, tạo - 250 nm, nhũ tương có màu từ trong mờ ánh sự đồng nhất cho KTTP của NTN. xanh đến trắng đục. Thế zeta của NTN bị ảnh hưởng bởi tû lệ - PDI nằm trong khoảng 0 - 0,6; thông số CDH thân nước, tû lệ transcutol HP và tû lệ này ảnh hưởng đến độ ổn định và khả năng span 80. Tû lệ CDH thân nước càng giảm, giải phóng của NTN. transcutol HP càng tăng, tû lệ span 80 càng - Thế zeta âm, nằm chủ yếu trong khoảng - tăng, thế zeta càng giảm (từ -20 mV xuống - 25 mV đến -20 mV, thể hiện sự ổn định hệ 27,5 mV), làm tăng độ ổn định của hệ. nhũ tương. Tû lệ CDH thân nước có ảnh hưởng lớn nhất, Kết quả xử lý bằng phần mềm FormRules tuy nhiên, khi tû lệ nằm trong khoảng 1 - 1,5% 2.0 và Inform 3.2 cho thấy: thì thế zeta ở mức thấp nhất và không thay - KTTP chịu ảnh hưởng của các yếu tố đổi nhiều. Loại CDH thân nước hầu như tham gia vào quá trình hình thành nhũ tương, không ảnh hưởng đến thế zeta của NTN. bao gồm thành phần công thức và quy trình KTTP tại peak (nm) bào chế: tû lệ CDH, tû lệ Transcutol HP, tû lệ PG, loại pha dầu, tốc độ phân cắt, thời gian phân cắt. - PDI chỉ phụ thuộc vào tû lệ PG. - Thế zeta phụ thuộc vào tû lệ CDH thân nước và transcutol HP. - Tû lệ transcutol HP càng tăng, KTTP tại peak của NTN càng tăng (hình 1). - Loại pha dầu ít ảnh hưởng đến KTTP (hình 1). - Tû lệ CDH càng tăng, KTTP tại peak càng tăng. Nếu tû lệ CDH nằm trong khoảng 1 - 1,5 IPM %, KTTP nhỏ và hầu như không thay đổi. Khi Loại pha dầu CDH tăng đến 2%, KTTP tại peak tăng mạnh. Transcutol HP (%) IPM:Miglyol Miglyol - KTTP cũng giảm khi thời gian phân cắt Hình 1: Mặt đáp biểu diễn ảnh hưởng của tû lệ tăng. transcutol HP và loại pha dầu đến KTTP NTN Với chỉ số đa phân tán PDI, trong đa số (loại CDH thân nước 1, lượng CDH thân nước các trường hợp, tû lệ PG càng tăng, PDI càng 1,5%, span 80 0,03%, PG 7,5%, tốc độ giảm, tiểu phân có kích thước đồng đều nhau 1.3000 vòng/phút, thời gian 7,5 phút). hơn, tû lệ PG ≥ 7,5%, PDI nhỏ nhất, xấp xỉ 0. * Một số đặc tính hóa - lý khác: Hiệu quả tạo ra các giọt nhũ tương của máy - Chỉ số khúc xạ: 30 mẫu nhũ tương được phân cắt phụ thuộc vào tốc độ phân cắt, loại bào chế theo công thức trong bảng thiết kế thí CDH, nồng độ CDH và tương quan độ nhớt nghiệm có chỉ số khúc xạ nằm trong khoảng của pha bị phân tán và pha phân tán. Tû lệ 1,340 - 1,360, phù hợp dùng cho mắt. PG tăng làm tăng độ nhớt của pha nước, khi đó độ nhớt của 2 pha gần như tương đồng, 10
5. TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 1-2013 - Độ nhớt: nằm trong khoảng 5,0 - 5,7 cP, Tû lệ dược chất giải phóng thấp và hầu tương đương với dịch nước mắt, sẽ giảm kích như không thay đổi khi tû lệ PG nằm trong ứng, tăng tính dung hợp của nhũ tương với khoảng 5 - 7,5% và pha dầu chỉ chứa IPM, mắt. đến IPM:miglyol 1:1. Khi tû lệ PG tăng trong * Tû lệ dược chất được nhũ hóa của NTN khoảng 7,5 - 10% và pha dầu gồm IPM: nhỏ mắt diclofenac: miglyol 1:1 đến chỉ chứa miglyol, % dược chất giải phóng tăng. Tû lệ dược chất nằm trong pha dầu của nhũ tương được xác định với các mẫu nhũ Thời gian phân cắt và tốc độ phân cắt tương có KTTP ≤ 150 nm và độ đồng đều tăng, tû lệ dược chất giải phóng tăng. Tuy kích thước ≤ 0,3 có tû lệ dược chất nằm trong nhiên, khi số vòng phân cắt thấp 10.000 - pha dầu ≥ 90%. 12.000 vòng/phút hoặc tốc độ phân cắt lớn hơn 16.000 vòng/phút, thời gian phân cắt ít 4. Đánh giá ảnh hƣởng của các thành ảnh hưởng đến phần trăm dược chất giải phần trong công thức đến khả năng giải phóng (hình 2). phóng in vitro của NTN nhỏ mắt. Trong bảng thiết kế thí nghiệm, các mẫu NTN thỏa mãn hai điều kiện: % giải phóng sau - KTTP trung bình ≤ 150 nm. 2 giờ 30 phút - Chỉ số đa phân tán PDI ≤ 0,3. Được lựa chọn để đánh giá giải phóng dược chất in vitro. Kết quả xử lý bằng phần mềm FormRules v2.0 và Inform v3.2 cho thấy: - Giải phóng in vitro của NTN diclofenac kéo dài và phụ thuộc vào các yếu tố: thành phần công thức NTN và quy trình bào chế. Tốc độ - Lượng CDH, loại pha dầu và thời gian (vòng/phút) phân cắt là nh÷ng yếu tố chính ảnh hưởng Thời gian (phút) đến % dược chất giải phóng ở các thời điểm khác nhau. Hình 2: Mặt đáp biểu diễn ảnh hưởng của thời gian và số vòng phân cắt đến % d•îc chÊt Tû lệ span hầu như không ảnh hưởng đến giải phóng sau 2 giờ 30 phút (loại CDH thân tû lệ dược chất giải phóng ở thời điểm 1 giờ. nước 1, lượng CDH thân nước 1,5%, span 80 Khi loại CDH là tween 80 và tween 0,03%, transcutol 0,015%, PG 7,5%, loại pha 80:creamophor RH40 là 1:1, lượng dược chất dầu 1). giải phóng thấp và hầu như không đổi, khi tû KẾT LUẬN lệ tween 80:creamophor RH40 là 2:1, % dược chất giải phóng cao. NTN nhỏ mắt diclofenac được bào chế Tû lệ CDH thân nước càng giảm, tû lệ bằng thiết bị phân cắt tốc độ cao, cã một số transcutol HP càng giảm, tốc độ giải phóng ưu điểm: KTTP nhỏ, đồng đều (PDI xấp xỉ 0), dược chất càng tăng. giá trị tuyệt đối của thế zeta lớn (> 20 mV), tỷ lệ dược chất trong pha dầu cao, độ nhớt và chỉ số khúc xạ phù hợp với thuốc nhỏ 11
6. TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 1-2013 mắt. Giải phóng dược chất từ NTN phụ thuộc 3. Hughes P. M, Mitra A. K. Overview of ocular cả vào thành phần nhũ tương cũng như thông drug delivery and iatrogenic ocular cytopathologies. In: số kỹ thuật của quá trình bào chế. Kết quả Ophthalmic Drug Delivery Systems. Marcel bước đầu cho thấy, dạng NTN nhỏ mắt có thể Dekker. 1993, pp.1-27. kéo dài sự giải phóng dược chất. 4. Martindale 36. Monograph: Diclofenac. CD- ROM. 2011, 36. TÀI LIỆU THAM KHẢO 5. Shah P, Bhalodia D, Shalat P. Nanoemulsion: A 1. Ammar H. O, Salama H. A, Ghorab M, pharmaceutical review. Sys Rev Pharm. 2010, Mahmoud A. A. Nanoemulsion as a potential 1 (1), pp.24-32. ophthalmic delivery system for dorzolamide hydrochloride. AAPS PharmSciTech. 2009, 10 (3), 6. Sharma N, Bansal M, Visht S, Sharma P. K, pp.808-819. Kulkarni G. T. Nanoemulsion: A new concept of delivery system. Chronicles of Young Scientists. 2. Chien Y. W. Ocular controlled release drug 2010, 1 (2), pp.2-6. administration. In: Novel Drug Delivery Systems. Marcel Dekker. 1982, pp.13-48. 12