TĂNG ĐỘ TAN THUỐC KHÁNG UNG THƯ 5’-NITRO-INDIRUBINOXIME bằng HỆ PHÂN TÁN RẮN NHŨ HÓA NANO
ENHANCE SOLUBILTY OF AN ANTICANCER DRUG 5’-NITRO-INDIRUBINOXIME BY NANOEMULSIFYING SOLID DISPERSION
TRẦN TRƯƠNG ĐÌNH THẢO, TRẦN HÀ LIÊN PHƯƠNG, VÕ VĂN TỚI
(Đại Học Quốc Tế – Đại Học Quốc Gia TPHCM)
TÓM TẮT
Mục tiêu của nghiên cứu này là làm tăng độ tan của 5’-Nitro-Indirubinoxime (5’-NIO) bằng hệ phân tán rắn. Trong nghiên cứu này phương pháp nóng chảy được dùng để bào chế hệ phân tán rắn. Các chất mang cũng như các chất nhũ hóa được dùng để khảo sát làm tăng độ tan của thuốc. Kết quả cho thấy hệ phân tán rắn của 5’-NIO với poloxamer 407 và Cremophor® RH40 có khả năng làm tăng độ tan của thuốc này tốt nhất, đồng thời hệ phân tán rắn này cho thấy có khả năng hình thành các hạt nano khi phân tán vào nước. Hệ phân tán rắn nhũ tương nano cho thấy có khả năng làm tăng độ tan của 5’-NIO, qua đó làm tăng sinh khả dụng của thuốc này.
ABSTRACT
Objective of this research to enhance solubility of 5’-Nitro-Indirubinoxime (5’-NIO) by solid dispersion. Melting method was used for preparing solid dispersions. Carriers and surfactants were investigated to enhance drug solubility. Among of excipients, poloxamer 407 và Cremophor® RH40 in solid dispersion enhanced highest solubility of 5’-NIO. Also, this solid dispersion could form nanoparticles when it was dispersed in water. In conclusion, the nanoemulsifying solid dispersion imporved solubility of 5’-NIO, and hence increase its bioavailability.
x
x x
1. Đặt vấn đề
Các yếu tố như là độ tan, độ ổn định, tính tương hợp với tá dược… đóng một vai trò quan trong trong việc thành công của một công thức bào chế. Trong số đó, độ tan là thông số quan trọng nhất trong việc phát triển công thức bào chế [1]. Các thuốc khó tan bị giới hạn bởi độ tan và tốc độ hòa tan sẽ làm giảm sinh khả dụng của thuốc. Do đó, làm tăng tính tan của các thuốc khó tan là một lĩnh vực được quan tâm hàng đầu trong ngành công nghiệp dược phẩm hiện nay [2, 3]. Hệ phân tán rắn (solid dispersion) là một kỹ thuật hiệu quả được biết đến có thể cải thiện được độ tan và tốc độ hòa tan của thuốc khó tan từ đó có thể làm tăng sinh khả dụng của những thuốc này. Thông thường, hệ phân tán rắn là hỗn hợp ở mức độ phân tử của thuốc trong các chất mang thân nước để làm tăng độ tan của thuốc bằng cách thay đổi cấu trúc tinh thể thành dạng vô định hình và làm giảm kích thước hạt để làm tăng tính ướt của thuốc [4-8].
5’-NIO là một thuốc kháng mô ung thư, tuy nhiên do bản chất là một thuốc rất khó tan nên thuốc này hấp thu kém và gây ra kích ứng cho dạ dày ruột [9]. Trong nghiên cứu này chúng tôi dùng phương pháp nóng chảy để bào chế hệ phân tán rắn nhũ tương nano có chứa 5’-NIO để làm tăng sinh khả dùng của hoạt chất này.
2. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
2.1 Nguyên liệu
Gelucire® 44/14 (GUC), Cremophor® RH40, Cremophor® EL của hãng Gatteffosse. Tween 80, natri lauryl sulfate, Brij® 98 của hãng Sigma Aldrich. Polyethylene glycol 6000 (PEG) mua từ công ty Yakuri Pure Chemicals. Poloxamer 407 (POX) được cung cấp từ công ty BASF. Dung môi gồm có nước cất hai lần, acetonitrile là loại dùng cho sắc ký HPLC.
2.2 Phương pháp nghiên cứu
2.2.1 Điều kiện sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)
Sắc ký lỏng hiệu năng cao dùng để phân tích hàm lượng 5’-NIO trong mẫu. Dung mô pha động được pha bằng hỗn hợp nước cất và acetonitrile với tỉ lệ 1:2. Bước sóng của đầu dò UV được thiết lập ở bước sóng 503 nm. Tốc độ dòng 1 ml/phút. Thể tích tiêm mẫu 20 µl.
2.2.2 Thử độ tan
Thêm một lượng dư của mẫu cần thử độ tan vào môi trường thử (1 ml). Mẫu trên được trộn trên máy trộn (vortexer) trong 30 phút. Sau đó mẫu được đặt trong bể lắc điều nhiệt trong trong 24 tiếng ở điều kiện37 °C và 100 vòng/phút. Sau đó mẫu được lấy ra và ly tâm ở điều kiện 1000 vòng/phút trong 3 phút. Lớp trên của mẫu được dùng pha loãng và xác định hàm lượng của thuốc đã hòa tan trong môi trường thử bằng sắc ký HPLC.
2.2.3 Bào chế hệ phân tán rắn nhũ tương nano
Hệ phân tán rắn nhũ tương nano được bào chế bằng phương pháp nóng chảy. Cỡ lô của mỗi công thức hệ phân tán rắn được thực hiện với 1000 mg 5’-NIO. Đầu tiên các chất mang và Cremophor® RH 40 được đun nóng ở nhiệt độ 80 °C. Sau đó 5’-NIO được thêm vào hỗn hợp nóng cháy trên và khuấy trong 30 phút. Hỗn hợp trên được đặt ngay trong tủ động ở điều kiện -22 °C trong 60 phút. Mẫu này sau đó được nghiền và rây qua rây 250 µm. Thành phần chi tiết các công thức được trình bày như trong bảng 1.
Bảng 1: Thành phần công thức hệ phân tán rắn và tỉ lệ giữa các tá dược.
| Công thức | 5’-NIO | GUC | PEG | POX | Cremophor® RH40 |
| F1 | 1 | 2 | – | – | – |
| F2 | 1 | – | 2 | – | – |
| F3 | 1 | – | – | 2 | – |
| F4 | 1 | – | – | 2 | 0.25 |
2.2.4 Phân tích kích thước hạt nano
Để xác định kích thước hạt của hệ phân tán khi phân tán vào môi trường nước, 10 mg hệ phân tán rắn được phân tán vào 10 ml nước và trộn trong 15 giây. Kích thước hạt được đo bằng máy Electrophoretic Light Scattering 8000.
3. Kết quả và bàn luận
Độ tan của 5’-NIO trong môi trường nước, pH 1.2, pH 6.8 và dung dịch 5 % của các tá dược được trình bày trong bảng 2. Kết quả cho thấy 5’-NIO là thuốc rất khó tan (4.38 ± 0.04 µg/ml). Môi trường pH cũng không ảnh hưởng nhiều đến độ tan của 5’-NIO. Trong các tá dược được thử nghiệm làm tăng độ tan của 5’-NIO thì Cremophor® RH40 cho thấy là chất làm tăng độ tan tốt nhất cho 5’-NIO. Do đó, chất nhũ hóa này tiếp tục được dùng để phối hợp trong công thức bào chế hệ phân tán rắn.
Bảng 2: Độ tan của thuốc trong các môi trường thử khác nhau.
| Môi trường thử và dung dịch tá dược 5% | Độ tan (µg/ml) |
| Nước cất 2 lần | 4.38 ± 0.04 |
| pH 1.2 | 8.79 ± 0.41 |
| pH 6.8 | 17.49 ± 0.01 |
| 5% Tween 80 trong nước | 45.51 ± 0.36 |
| 5% Natri lauryl sulfate trong nước | 14.13 ± 0.01 |
| 5% Brij® 98 trong nước | 61.54 ± 0.55 |
| 5% Cremophor® RH40 trong nước | 84.02 ± 0.44 |
| 5% Cremophor® EL trong nước | 63.38 ± 0.18 |
Hệ phân tán trước tiên được khảo sát ảnh hưởng của các polyme khác nhau bằng phương pháp nóng chảy (công thức F1, F2, F3). Kết quả trong bảng 2 cho thấy trong số các polyme GUC, PEG, POX thì POX cho thấy có khả năng tăng độ tan của 5’-NIO cao nhất, gấp 3 lần so với GUC và gấp 3,8 lần so với PEG. Dựa trên khả năng có thể tăng độ tan tốt của POX, Cremophor® RH40 là một chất nhũ hóa có khả năng tăng độ tan tốt trong nghiên cứu thử độ tan được phối hợp trong hệ phân tán rắn để tạo hệ phân tán rắn nhũ tương nano (F4). Kết quả cho thấy hệ phân tán rắn này làm tăng đáng kể độ hòa tan của 5’-NIO lên gấp khoảng 72 lần so với 5’-NIO trong môi trường nước.
Bảng 2: Độ tan của các hệ phân tán rắn trong môi trường nước
| Công thức bào chế | Độ tan (µg/ml) |
| F1 | 19.30 ± 2.50 |
| F2 | 15.17 ± 0.01 |
| F3 | 57.05 ± 0.08 |
| F4 | 313.10 ± 21.44 |
Kết quả phân tích kích thước hạt của hệ phân tán rắn sau khi phân tán vào môi trường nước (hình 1) cho thấy các hạt này được phân bố trong khoảng nano và đường kính trung bình của các hạt nano này là 17,9 nm. Bên cạnh việc xác định kích thước hạt, hỗn dịch nano này được khảo sát khả năng kết tủa và so sánh với mẫu 5’-NIO tinh khiết. Hình 2 cho thấy, hệ phân tán rắn với kích thước nano vẫn giữ nguyên trạng thái cũ mà không lắng xuống sau 60 phút. Trong khi đó, 5’-NIO tinh khiết nhanh chóng bắt đầu lắng xuống sau 15 phút. Các kết quả trên cho thấy hệ phân tán rắn đã hình thành các hạt nano khi được phân tán vào nước và do đó làm tăng độ tan của 5’-NIO.
Hình 1: Phân bố kích thước hạt của hệ phân tán rắn sau khi được phân tán vào nước
Hình 2: Quan sát kết tủa của hệ phân tán rắn nhũ tương nano và 5’-NIO tinh khiết tại các thời điểm khác nhau. Ống nghiệm bên trái là hệ phân tán rắn nhũ tương nano trong nước, ống nghiệm bên phải là 5’-NIO tinh khiết trong nước.
4. Kết luận
Nghiên cứu cho thấy hệ phân tán rắn nhũ tương nano hiệu quả trong việc làm tăng độ tan của thuốc khó tan, điển hình trong nghiên cứu này là 5’-NIO. POX và cremophor® RH40 là các tá dược hiệu quả trong nghiên cứu này để có thể hình thành các hạt nano nhũ tương và làm tăng độ tan của 5’-NIO.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Kumar K. V., Arunkumar N., Verma P. R. P., Rani C.. Preparation and In‐vitro characterization of valsartan solid dispersions using skimmed milk powder as carrier. Int. J. Pharm-Tech. Res. 1, (2009), 431—437.
[2] Riis, T., Bauer-Brandl, A., Wagner, T., Kranz, H. pH-independent drug release of an extremely poorly soluble weakly acidic drug from multiparticulate extended release formulations. Eur. J. Pharm. Biopharm. 65, (2007), 78–84.
[3] Usui, F., Maeda, K., Kusai, A., Ikeda, M., Nishimura, K., Yamamoto, K. Dissolution improvement of RS-8359 by the solid dispersion prepared by the solvent method. Int. J. Pharm. 170, (1998), 247–256.
[4] Heo, M.-Y., Piao, Z.-Z., Kim, T.-W., Cao, Q.-R., Kim, A., Lee, B.-J. Effect of sol-ubilizing and microemulsifying excipients in polyethylene glycol 6000 solid dispersion on enhanced dissolution and bioavailability of ketoconazole. Arch.Pharm. Res. 28, (2005), 604–611.
[5] Tran, T.T.D., Tran, P.H.L., Lee, B.-J. Dissolution-modulating mechanism of alka-lizers and polymers in a nanoemulsifying solid dispersion containing ionizable and poorly water-soluble drug. Eur. J. Pharm. Biopharm. 72, (2009), 83–90.
[6] Tran, T.T.-D., Tran, P.H.-L., Choi, H.-G., Han, H.-K., Lee, B.-J. The roles of acidifiers in solid dispersions and physical mixtures. Int. J. Pharm. 384, (2010), 60-66.
[7] Tran, T.T.-D., Tran, P.H.L., Lim, J., Park, J.B., Choi, S.K., Lee, B.J. Physicochemical principles of controlled release solid dispersion containing a poorly water-soluble drug. Ther Deliv. 1, (2010), 51-62.
[8] Tran, T.T.-D., Ha, N.S., Tran, P.H.-L., Park, J.-B., Lee, B.-J. Dissolution-Enhancing Mechanism of Alkalizers in Poloxamer-Based Solid Dispersions and Physical Mixtures Containing Poorly Water-Soluble Valsartan. Chem. Pharm. Bull. 59, (2011), 844-850.
[9] Kim, S.-A., Kim, Y.C., Kim, S.W., Lee, S.H., Min, J.-J., Ahn S.-G., Yoon, J.-H. AntitumorActivity of Novel Indirubin Derivativesin Rat Tumor Model. Clin Cancer Res. 13, (2007), 253-259.
