Vì sao nên dùng thuốc được bào chế ở dạng nano?

Nhũ tương nano được tạo bằng siêu âm vượt trội khi dùng làm chất mang thuốc nhờ khả năng hòa tan hóa cao hơn đáng kể so với các dung dịch mixen đơn giản.
Tính ổn định nhiệt động học của chúng mang lại những ưu điểm so với các hệ không ổn định như nhũ tương có kích thước giọt lớn, hệ phân tán và hỗn dịch.
Các thiết bị siêu âm Hielscher được sử dụng để điều chế nhũ tương nano có kích thước giọt nhỏ đến 10nm – trong sản xuất quy mô nhỏ và quy mô công nghiệp.

Các dạng bào chế nano dược phẩm được tạo bằng siêu âm công suất cao

Vì tác dụng dược lý phần lớn liên quan trực tiếp đến nồng độ trong huyết tương, nên khả năng hấp thu và sinh khả dụng của các hoạt chất dược phẩm đóng vai trò rất quan trọng. Sinh khả dụng của các hợp chất thực vật như cannabinoid (tức là CBD, THC, CBG và các chất khác) hoặc curcuminoid bị hạn chế do độ tan kém, khả năng thấm kém, mức độ hiện diện trong tuần hoàn toàn thân thấp, tính không ổn định, sự chuyển hóa bước đầu mạnh hoặc sự phân hủy trong đường tiêu hóa.
Các dạng bào chế nano như nhũ tương nano, liposome, mixen, tinh thể nano hoặc hạt nano mang hoạt chất được sử dụng trong dược phẩm và sản phẩm bổ sung để cải thiện khả năng đưa thuốc và/hoặc đưa thuốc đến đích. Nhũ tương nano được biết đến là phương tiện mang thuốc rất tốt để đạt được sinh khả dụng cao cho các hoạt chất dược phẩm (API) và các hợp chất thực vật. Ngoài ra, nhũ tương nano cũng có thể bảo vệ các API có thể dễ bị thủy phân và oxy hóa. Các API và hợp chất thực vật (ví dụ: cannabinoid, curcuminoid) được bao gói trong nhũ tương nano dầu trong nước (O/W) đã được thử nghiệm trong nhiều nghiên cứu khoa học và được công nhận rộng rãi là chất mang thuốc có tốc độ hấp thu vượt trội.

Trong video này, chúng tôi tạo nhũ tương nano của dầu gai dầu giàu CBD trong nước bằng máy siêu âm Hielscher UP400St. Sau đó, chúng tôi đo nhũ tương nano bằng thiết bị NANO-flex DLS. Kết quả đo cho thấy phân bố kích thước hạt theo thể tích rất hẹp, trong khoảng từ 9 đến 40 nanomet. 95 phần trăm tổng số hạt có kích thước dưới 28 nanomet.

Điều chế hỗn dịch nano bằng siêu âm là một kỹ thuật hiệu quả để sản xuất các chế phẩm dược có sinh khả dụng cao hơn.

Thiết bị siêu âm dùng để bào chế hỗn dịch nano dược phẩm có sinh khả dụng cao hơn.

Nhũ hóa nano bằng siêu âm cho thuốc dùng đường uống

Sinh khả dụng của các flavonoid dùng đường uống cũng như nhiều hoạt chất phenolic khác bị hạn chế nghiêm trọng do quá trình glucuronid hóa bước đầu diễn ra mạnh. Để khắc phục những hạn chế do sinh khả dụng kém, các chất mang có kích thước nano như nhũ tương nano và liposome đã được đánh giá rộng rãi cho nhiều loại thuốc và cho thấy kết quả rất tốt trong việc cải thiện khả năng hấp thu.
Paclitaxel: Các nhũ tương nano mang paclitaxel (một thuốc hóa trị được sử dụng trong điều trị ung thư) có kích thước giọt từ ~90,6nm (kích thước hạt trung bình nhỏ nhất) đến 110nm.
“Kết quả của các nghiên cứu dược động học cho thấy việc bao gói paclitaxel trong nhũ tương nano thực sự làm tăng đáng kể sinh khả dụng đường uống của paclitaxel. Sự gia tăng sinh khả dụng đường uống của paclitaxel trong nhũ tương nano, được đo bằng diện tích dưới đường cong (AUC), có thể là do sự hòa tan hóa thuốc trong các giọt dầu và/hoặc sự hiện diện của các chất hoạt động bề mặt tại bề mặt phân cách dầu–nước. Khả năng hấp thu paclitaxel tăng lên cũng có thể là nhờ thuốc được bảo vệ khỏi sự phân hủy hóa học cũng như sự phân hủy do enzym. Sinh khả dụng đường uống được cải thiện của nhiều loại thuốc kỵ nước trong nhũ tương loại O/W đã được báo cáo trong tài liệu khoa học.” [Tiwari 2006, 445]

Curcuminoid: Lu và cộng sự (2017, p.53) báo cáo việc điều chế các curcuminoid được chiết xuất bằng siêu âm, sau đó được nhũ hóa bằng siêu âm thành nhũ tương nano. Các curcuminoid được chiết xuất trong ethanol dưới tác động của siêu âm. Để nhũ hóa nano, họ cho 5mL dịch chiết curcuminoid vào một lọ và làm bay hơi ethanol trong môi trường nitơ. Sau đó, 0,75 g lecithin và 1 mL Tween 80 được thêm vào và trộn đồng nhất, tiếp theo là thêm 5,3mL nước khử ion. Hỗn hợp được khuấy kỹ rồi xử lý bằng siêu âm.
Quá trình nhũ hóa nano bằng siêu âm tạo ra nhũ tương nano curcuminoid đồng đều với kích thước hạt trung bình 12,1 nanômét và dạng hình cầu, được xác định bằng TEM (xem hình bên dưới).

Xác định sinh khả dụng đường uống của các hệ phân tán và nhũ tương nano curcuminoid được điều chế từ Curcuma longa Linnaeus bằng siêu âm.

Hình: Phân bố kích thước hạt đo bằng DLS (A) và ảnh TEM (B) của hệ phân tán curcuminoid, cùng với phân bố kích thước hạt thu được trực tiếp từ ảnh TEM (C).
(Hình ảnh và nghiên cứu: © Lu và cộng sự, 2017)

Các polyme như axit polylactic-co-glycolic (PLGA) hoặc polyethylene glycol thường được sử dụng làm thành phần chính để cải thiện khả năng bao gói, đồng thời tăng cường cả độ ổn định và sinh khả dụng đường uống. Tuy nhiên, việc sử dụng polyme có liên quan đến kích thước hạt lớn hơn (thường >100nm). Nhũ tương nano curcuminoid do Lu và cộng sự bào chế có kích thước giảm đáng kể, còn 12–16nm. Thời hạn bảo quản cũng được cải thiện nhờ độ ổn định cao của nhũ tương nano curcuminoid của chúng tôi trong thời gian bảo quản 6 tháng ở 4℃ và 25℃, thể hiện qua kích thước hạt trung bình lần lượt là 12,4 ± 0,5nm và 16,7 ± 0,6nm sau khi bảo quản kéo dài.

Các thiết bị phản ứng dòng chảy bằng thủy tinh sử dụng siêu âm được dùng trong phòng thí nghiệm và công nghiệp để nhũ hóa, phân tán, đồng hóa, trộn, chiết xuất, phá vỡ cấu trúc và thực hiện các phản ứng hóa học siêu âm (ví dụ: tổng hợp bằng siêu âm, xúc tác bằng siêu âm)

Buồng dòng chảy siêu âm bằng thủy tinh để nhũ hóa nano trực tiếp trên đường ống

Bào chế nano bằng siêu âm

Ảnh hưởng của tá dược và quá trình nhũ hóa nano bằng siêu âm

Dong và cộng sự đã nghiên cứu 21 tá dược và ảnh hưởng của chúng đến sinh khả dụng của chrysin, một flavonoid được dùng làm chất mô hình. Năm tá dược – cụ thể là Brij 35, Brij 58, labrasol, natri oleat và Tween20 – đã ức chế đáng kể quá trình glucuronid hóa chrysin. Natri oleat là chất ức chế quá trình glucuronid hóa mạnh nhất.

Mebudipine: Khani và cộng sự (2016) báo cáo việc bào chế nhũ tương nano mang mebudipine chứa ethyl oleat, Tween 80, Span 80, polyethylene glycol 400, ethanol và nước khử ion bằng thiết bị siêu âm dạng đầu dò. Họ nhận thấy kích thước hạt của công thức tối ưu là 22,8 ± 4,0 nm, giúp sinh khả dụng tương đối của nhũ tương nano mebudipine tăng khoảng 2,6 lần. Kết quả các thí nghiệm in vivo cho thấy công thức nhũ tương nano có thể tăng đáng kể sinh khả dụng của mebudipine so với hỗn dịch, dung dịch tan trong dầu và dung dịch mixen.

Nhũ tương nano tạo bằng siêu âm để đưa thuốc vào mắt

Các nhũ tương nano dùng cho mắt, ví dụ để đưa thuốc nhãn khoa, đã được bào chế nhằm đạt được khả năng sẵn có tốt hơn, khả năng thấm nhanh hơn và hiệu quả cao hơn.
Ammar và cộng sự (2009) đã bào chế dorzolamide hydrochloride dưới dạng nhũ tương nano (khoảng kích thước 8,4–12,8nm) nhằm tăng tác dụng điều trị bệnh tăng nhãn áp, giảm số lần sử dụng mỗi ngày và cải thiện mức độ tuân thủ điều trị của bệnh nhân so với thuốc nhỏ mắt thông thường. Các nhũ tương nano được phát triển cho thấy thuốc khởi phát tác dụng nhanh và có tác dụng kéo dài, đồng thời tăng sinh khả dụng của thuốc so với sản phẩm thông thường trên thị trường.
có hiệu quả điều trị cao

Morsi và cộng sự (2014) đã bào chế các nhũ tương nano mang acetazolamide như sau: acetazolamide (ACZ) ở nồng độ 1% w/w được xử lý siêu âm với các hỗn hợp chất hoạt động bề mặt / chất đồng hoạt động bề mặt / dầu cho đến khi thuốc hòa tan hoàn toàn, sau đó pha nước chứa 3% w/w dimethyl sulfoxide (DMSO) được thêm từng giọt để bào chế nhũ tương nano chứa 39% w/w pha nước, trong khi để bào chế nhũ tương nano có hàm lượng nước 59%, pha nước chứa 20% DMSO được sử dụng. DMSO được thêm vào nhằm ngăn thuốc kết tủa sau khi bổ sung pha nước. Các nhũ tương nano được bào chế có kích thước giọt trung bình là 23,8–90,2nm. Các nhũ tương nano được bào chế với hàm lượng nước cao hơn, ở mức 59%, cho thấy mức giải phóng thuốc cao nhất.
Acetazolamide được nhũ hóa nano đã được bào chế thành công dưới dạng nhũ tương nano, cho thấy hiệu quả điều trị cao đối với bệnh tăng nhãn áp cùng với tác dụng kéo dài.

Thiết bị siêu âm hiệu suất cao để nhũ hóa nano và bao gói nano

Hielscher Ultrasonics cung cấp các hệ thống siêu âm từ máy đồng hóa nhỏ gọn dùng trong phòng thí nghiệm đến các giải pháp công nghiệp chìa khóa trao tay. Để sản xuất nhũ tương nano đạt cấp chất lượng dược phẩm cao nhất, quy trình nhũ hóa đáng tin cậy là yếu tố then chốt. Danh mục đa dạng các đầu dò siêu âm, buồng dòng chảy và bộ phận lắp thêm tùy chọn MultiPhase Cavitator MPC48 của Hielscher cho phép khách hàng thiết lập các điều kiện xử lý tối ưu để sản xuất nhũ tương kích thước nano với chất lượng được tiêu chuẩn hóa, đáng tin cậy và nhất quán. Các thiết bị siêu âm Hielscher được trang bị phần mềm vận hành và điều khiển tiên tiến nhất – bảo đảm sản xuất một cách đáng tin cậy các dược phẩm được tiêu chuẩn hóa và thực phẩm bổ sung đạt cấp chất lượng dược phẩm.
Liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay để khám phá các khả năng ứng dụng của hoạt chất dược phẩm (API) và hợp chất hóa thực vật được bào chế ở dạng nano bằng siêu âm!

Liên hệ với chúng tôi! / Đặt câu hỏi cho chúng tôi!

Các máy đồng hóa siêu âm tạo lực cắt cao được sử dụng trong xử lý ở quy mô phòng thí nghiệm, trên bàn thí nghiệm, thí điểm và công nghiệp.

Hielscher Ultrasonics sản xuất các máy đồng hóa siêu âm hiệu suất cao cho các ứng dụng trộn, phân tán, nhũ hóa và chiết xuất ở quy mô phòng thí nghiệm, thí điểm và công nghiệp.

Chủ đề liên quan

Tài liệu/Tài liệu tham khảo

M.E. Barbinta-Patrascu, N. Badea, M. Constantin, C. Ungureanu, C. Nichita, S.M. Iordache, A. Vlad, S. Antohe (2018): Bio-Activity of Organic/Inorganic Photo-Generated Composites in Bio-Inspired Systems. Romanian Journal of Physics 63, 702 (2018).
Raquel Martínez-González, Joan Estelrich, Maria Antònia Busquets (2016): Liposomes Loaded with Hydrophobic Iron Oxide Nanoparticles: Suitable T2 Contrast Agents for MRI. International Journal of Molecular Science 2016.
Shah Purvin, Parameswara Rao Vuddanda, Sanjay Kumar Singh, Achint Jain, and Sanjay Singh (2014): Pharmacokinetic and Tissue Distribution Study of Solid Lipid Nanoparticles of Zidov in Rats. Journal of Nanotechnology, Volume 2014.
Harshita Krishnatreyya, Sanjay Dey, Paulami Pal, Pranab Jyoti Das, Vipin Kumar Sharma, Bhaskar Mazumder (2019): Piroxicam Loaded Solid Lipid Nanoparticles (SLNs): Potential for Topical Delivery. Indian Journal of Pharmaceutical Education and Research Vol 53, Issue 2, 2019. 82-92.
Ammar H. et al. (2009): Nanoemulsion as a Potential Ophthalmic Delivery System for Dorzolamide Hydrochloride. AAPS Pharm Sci Tech. 2009 Sep; 10(3): 808.
Dong D. et al. (2017): Sodium Oleate-Based Nanoemulsion Enhances Oral Absorption of Chrysin through Inhibition of UGT-Mediated Metabolism. Mol. Pharmaceutics, 2017, 14 (9). 2864–2874.
Gunasekaran Th. et al. (2014): Nanotechnology: an effective tool for enhancing bioavailability and bioactivity of phytomedicine. Asian Pac J Trop Biomed 2014; 4(Suppl 1). S1-S7.
Khani S. et al. (2016): Design and evaluation of oral nanoemulsion drug delivery system of mebudipine, Drug Delivery, 23:6, 2035-2043.
Lu P.S. et al. (2018): Determination of oral bioavailability of curcuminoid dispersions and nanoemulsions prepared from Curcuma longa Linnaeus. J Sci Food Agric 2018; 98: 51–63.
Morsi N.M. et al. (2014): Nanoemulsion as a Novel Ophthalmic Delivery System for Acetazolamide. International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences Vol 6, Issue 11, 2014.
Tiwari S.B. et al (2006): Nanoemulsion Formulations for Improved Oral Delivery of Poorly Soluble Drugs. NSTI-Nanotech 2006.

Những điều đáng biết

Chiết xuất các hợp chất hoạt tính từ thực vật bằng siêu âm

Siêu âm công suất cao được sử dụng rộng rãi để phân lập các hợp chất hóa thực vật (tức là flavonoid, terpen, chất chống oxy hóa, v.v.) từ nguyên liệu thực vật. Hiện tượng xâm thực do siêu âm làm thủng và phá vỡ thành tế bào, nhờ đó giải phóng các chất nội bào vào dung môi xung quanh. Những ưu điểm lớn của xử lý siêu âm nằm ở phương pháp xử lý không dùng nhiệt và việc sử dụng dung môi. Chiết xuất siêu âm là một phương pháp cơ học, không dùng nhiệt – nghĩa là các hợp chất hóa thực vật nhạy cảm không bị phân hủy bởi nhiệt độ cao. Về dung môi, có nhiều lựa chọn có thể sử dụng để chiết xuất. Các dung môi thông dụng bao gồm nước, ethanol, glycerin, dầu thực vật (ví dụ: dầu ô liu, dầu MCT, dầu dừa), cồn ngũ cốc (rượu mạnh) hoặc hỗn hợp nước–ethanol, cùng nhiều dung môi khác.
Nhấp vào đây để tìm hiểu thêm về chiết xuất các hợp chất hóa thực vật từ thực vật bằng siêu âm!

Hiệu ứng cộng hưởng

Việc chiết xuất kết hợp nhiều hợp chất hóa thực vật từ một loài thực vật được biết đến là mang lại tác dụng mạnh hơn. Sự hiệp đồng giữa các hợp chất thực vật khác nhau được gọi là hiệu ứng cộng hưởng. Dịch chiết toàn cây kết hợp nhiều hợp chất hóa thực vật đa dạng. Ví dụ, cần sa chứa hơn 480 hợp chất hoạt tính. Dịch chiết cần sa chứa CBD (cannabidiol), CBG (cannabigerol), CBN (cannabinol), CBC (cannabichromene), terpen và nhiều hợp chất phenolic khác có hiệu quả cao hơn nhiều vì các hợp chất đa dạng này hoạt động hiệp đồng. Chiết xuất siêu âm là phương pháp có hiệu quả rất cao để tạo ra dịch chiết toàn phổ có chất lượng vượt trội.

Siêu âm hiệu suất cao! Danh mục sản phẩm của Hielscher bao quát toàn bộ dải thiết bị, từ thiết bị siêu âm nhỏ gọn dùng trong phòng thí nghiệm, qua các thiết bị đặt trên bàn thí nghiệm, đến các hệ thống siêu âm hoàn toàn ở quy mô công nghiệp.

Hielscher Ultrasonics sản xuất các máy đồng hóa siêu âm hiệu suất cao từ quy mô phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp.