BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
NGUYỄN ĐÌNH HÀ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT
SỐ YẾU TỐ ĐẾN ĐẶC TÍNH TIỂU
PHÂN NANO CURCUMIN BÀO CHẾ
BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGHIỀN BI
KẾT HỢP VỚI ĐỒNG NHẤT HÓA
TỐC ĐỘ CAO VÀ ỨNG DỤNG VÀO
VIÊN NANG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

HÀ NỘI - 2014BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

NGUYỄN ĐÌNH HÀ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT
SỐ YẾU TỐ ĐẾN ĐẶC TÍNH TIỂU
PHÂN NANO CURCUMIN BÀO CHẾ
BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGHIỀN BI
NGUYỄN ĐÌNH HÀ
MỤC LỤC

Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 2
1.1. Vài nét về Curcumin 2
1.1.1. Công thức 2
1.1.2. Tính chất lý hóa 2
1.1.3. Tác dụng dược lý của curcumin 3
1.1.4. Dược động học 4
1.2. Vài nét về phương pháp bào chế nano tinh thể 5
1.3. Một số nghiên cứu bào chế nano tinh thể curcumin 12
1.3.1. Các nghiên cứu trong nước. 12

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 41

Tài liệu tham khảo
Phụ lục DANH MỤC CÁC CHỮ KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT

PVP
Polyvinyl pyrolidon
TW 80
Tween 80
CUR
Curcumin
KTTP TB
DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng một số chất ổn định đến đặc tính tiểu phân.
25
Bảng 2. Sự ảnh hưởng của PVP đến kích thước tiểu phân và hệ số đa phân tán của
curcumin trong bột phun sấy. 26
Bảng 3. Sự ảnh hưởng của nồng độ PVP đến độ hòa tan curcumin trong bột phun
sấy 27
Bảng 4. Kí hiệu và các mức của biến độc lập 28
Bảng 5. Kí hiệu và các mức của biến phụ thuộc 29
Bảng 6. Ảnh hưởng của các biến độc lập và các biến phụ thuộc. 30
Bảng 7. Kết quả luyện mạng neuron nhân tạo. 31
Bảng 8. Kết quả xác định một số đặc tính tiểu phân nano curcumin sau phun sấy
theo công thức tối ưu và dự đoán. 35
Bảng 9. Kết quả thử độ tan của mẫu nguyên liệu và công thức tối ưu. 35
Bảng 10. Kết quả thử độ hòa tan của các mẫu nguyên liệu, mẫu tối ưu và dự đoán,
mẫu NC của PVG 36
Bảng 11. Đồ thị biểu diễn độ hòa tan curcumin của viên nang so sánh với bột phun
sấy 40

Bảng T 1. Các công thức thực nghiệm PL 3
Bảng T 2: Kết quả đánh giá hiệu suất, kích thước tiểu phân và hệ số đa phân tán

Hình 11. Mặt đáp biểu diễn sự ảnh hưởng của tỉ lệ TWE/CUR và tỉ lệ PVP/CUR
đến % Curcumin hòa tan sau 10 phút (cố định các yếu tố nhiệt độ khí vào 96
o
C và
tốc độ phun dịch 2 ml/phút). 33
Hình 12. Mặt đáp biểu diễn sự ảnh hưởng của tỉ lệ PVP/CUR và tỉ lệ TWE/CUR
đến % Curcumin hòa tan sau 30 phút (cố định các yếu tố nhiệt độ khí vào 96
o
C và
tốc độ phun dịch 2 ml/phút). 33 Hình 13. Đồ thị biểu diễn % curcumin hòa tan của các mẫu nguyên liệu, mẫu tối
ưu thực tế và dự đoán, mẫu NC của PVG. 36
Hình 14. Hình ảnh của tiểu phân sau khi quan sát dưới kính hiển vi điện tử của
mẫu nguyên liệu (trái) và bột phun sấy nano curcumin bào chế theo công thức tối
ưu (phải). 37
Hình 15. Kết quả quét nhiệt vi sai của các mẫu curcumin. 38
Hình 16. Kết quả quét phổ nhiễu xạ tia X của mẫu nguyên liệu và mẫu tối ưu. 39
Hình 17. Đồ thị biểu diễn mức độ và tốc độ hòa tan của curcumin theo thời gian
của viên nang so với bột phun sấy. 40

Hình H 1. Kết quả phân bố kích thước của mẫu chứa PVP. PL 1
Hình H 2. Kết quả đo thế zeta của mẫu tối ưu. PL 2

- Xây dựng công thức viên nang nano curcumin 50mg. 2

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Vài nét về Curcumin
1.1.1. Công thức
Công thức phân tử:C
21
H
20
O
6

Khối lượng phân tử: 368,38
Tên khoa học: (1E,6E)-1,7-bis (4–hydroxy– 3-methoxyphenyl) -1,6– heptadien-3,5-
dion
Công thức cấu tạo: curcumin tồn tại ở dạng hỗ biến keto-enol
), đồng (Cu
2+
)…
 Tính chất của nhóm diceton:
Trong môi trường acid acetic, dưới tác nhân amin hóa hydroxylamin với curcumin,
sản phẩm tạo ra có tính kháng nấm và chống oxy hóa tốt [30].
 Ảnh hưởng của pH trong dung dịch nước [30]:
- pH <1: dung dịch nước của Curcumin có màu đỏ.
- pH 1-7: Curcumin ít tan trong nước tạo dung dịch màu vàng.
- pH > 7,5: dung dịch có màu đỏ.
 Đ ổn đnh:
Curcumin ổn định trong môi trường pH acid, nhưng nhanh chóng phân hủy
trong môi trường pH từ 7-10 tạo ra sản phẩm là acid ferulic và feruloylmethan nhanh
chóng bị chuyển màu ( từ vàng đến nâu). Curcumin không bền dưới tác dụng của ánh
sáng nhất là dung dịch, curcumin bị phân hủy và thoái hóa thành anillin, acid vanillic,
aldehyd ferulic và acid ferulic [30].
1.1.3. Tác dụng dược lý của curcumin
Curcumin có nhiều tác dụng có lợi đã được chứng minh về cả phòng và điều
trị bệnh. Một số tác dụng nổi bật như:
 Tác dụng chống oxi hóa:
Trong các nghiên cứu sự bảo vệ quá trình peroxy hóa lipid, curcumin đã thể
hiện sự ức chế mạnh (18-80%) tùy thuộc vào liều dùng. Trong các nghiên cứu của
Khopde và các cộng sự, tác dụng chống oxi hóa của curcumin gấp ít nhất 10 lần các
chất chống oxi hóa khác thậm chí cả vitamin E -26 [3], [20].
 Tác dụng chống viêm:
Curcumin có hoạt tính chống viêm cao. Curcumin làm bất hoạt các enzym
tham gia vào phản ứng viêm qua cơ chế là ức chế receptor NF-кB –(1) [3].
 Phòng và điều trị ung thư:
4


lý hoặc tác dụng kém hơn nhiều so với các curcuminoid, làm giảm đáng kể sinh khả
dụng của curcumin đường uống [9], [22].
c. Thải trừ
Một nghiên cứu lâm sàng trên 15 bệnh nhân cho thấy: khi dùng curcumin qua
đường uống với liều từ 36-180mg mỗi ngày, cho tới 4 tháng không tìm thấy curcumin
và chất chuyển hóa của nó trong nước tiểu, nhưng một lượng lớn curcumin so với
liều dùng được phát hiện trong phân.Như vậy tuyến đường chính để đào thải curcumin
ra khỏi cơ thể là thông qua phân [9].
Như vậy, curcumin thể hiện hoạt tính dược lý hạn chế trong thử nghiệm lâm sàng một
phần là do khả năng hòa tan kém, kém hấp thu và bị đào thải nhanh chóng bởi các tổ
chức trong cơ thể [22].
1.2. Vài nét về phương pháp bào chế nano tinh thể

Các phương pháp bào chế nano tinh thể
Xay nghiền


Hình 3. Mô tả mi s tương quan giữa tỉ l đ ha tan v s giảm kích thưc tiểu
phân. Qu trình giảm kích thưc tiểu phân to ra bề mặt mi (mu hồng) lm tăng
din tích bề mặt dn đn tăng đ ha tan.
Theo lý thuyết Noyes –Whitney, các tiểu phân có kích thước càng nhỏ, diện
tích bề mặt tăng thì càng làm tăng tốc độ hòa tan. Do đó tinh thể nano có khả năng
làm tăng sinh khả dụng của dược chất ít tan trong nước. Trong sự phát triển của công
nghệ nano ngày nay, có nhiều phương pháp được đưa ra như: Top down, bottom up,
phương pháp kết hợp và tổng hợp hóa học. Trong đó, Phương pháp Top down là một
trong những phương pháp quan trọng nhất trong công nghiệp để giảm kích thước tiểu
phân.

Tinh thể nano
Tinh thể micro
Nano hóa
Tạo ra các bề mặt mói làm
tăng độ hòa tan
7

 Vài nét về phương php top-down
Top down gồm các phương pháp làm nhỏ kích thước tiểu phân như nghiền bi,
đồng nhất tốc độ cao, đồng nhất áp suất cao… các phương pháp này không sử dụng
dung môi độc hại nhưng cần năng lượng đầu vào cao và hiệu suất quá trình thấp.
 Kỹ thuật nghiền
Để nghiền dược chất tới kích thước nano, người ta có thể dùng nhiều phương pháp
như nghiền bi, nghiền hạt, nghiền bằng áp suất cao…
 Kĩ thuật nghiền bi:
Các máy nghiền bi chuyên dụng năng lượng cao chế từ các vật liệu bền chắc đặc
biệt như thép không rỉ mạ bề mặt, zircon oxyd, polystyren.
Lực phân chia ở đây là lực đập của viên bi và thành buồng nghiền với tiểu phân

chạm và mài mòn giữa các tiểu phân với nhau. Tỷ lệ và mức độ chuyển dạng vô định
hình hay hiện tượng đa hình chuyển tiếp phụ thuộc vào đặc điểm pha rắn ban đầu,
loại máy nghiền và các điều kiện nghiền.
Trong hai thập kỉ qua, tầm quan trọng của sự kiểm soát các hình thức tinh thể của
dược chất được nhấn mạnh vì hiện tượng đa hình có thể dẫn đến tính chất hóa lý khác
nhau như độ tan, tốc độ hòa tan, các thông số sinh lý như sinh khả dụng, hiệu lực và
độc tính. Trong máy nghiền theo phương pháp này, thời gian lưu giữ các hạt trong
buồng xay rất ngắn vì các hạt được ra ngay sau khi đạt đến kích thước mong muốn,
năng lượng cung cấp cao có thể dẫn đến kết quả là sự biến đổi cấu trúc tinh thể trong
thời gian nghiền.
Các yếu tố ảnh hưởng đến tỷ lệ nghiền là đường kính buồng nghiền, hình dạng,
số lượng và góc của vòi phun tia và các điều kiện hoạt động như áp lực phun, tỷ lệ
chất rắn, vật liệu nghiền [17], [16].
9 Hình 4. Nguyên lý hot đng ca thit b hot đng theo phương php
Microfluidization [17].
 Đồng nhất hóa tốc độ cao
Thiết bị đồng nhất hóa tốc độ cao có cấu tạo gồm 2 phần là roto và stato có
các lưỡi cắt làm bằng vật liệu thép không gỉ. Các lưỡi cắt được đặt đồng tâm quanh
trục đồng hóa, roto bên trong stato. Quá trình đồng nhất hóa xảy ra khi roto quay,
dòng chất lỏng chứa các tiểu phân đi qua các khe của stato vào khoảng giữa roto và
stato [33]. Lưỡi chém của roto quay với tốc độ cao cung cấp một động năng rất lớn
gây ra sự chuyển động hỗn loạn tạo sự va chạm, ma sát giữa các tiểu phân với nhau
kết hợp với sự tạo bọt và sự phân cắt tiểu phân xảy ra ở khoảng giữa roto và stato là
những nguyên nhân làm nhỏ kích thước tiểu phân và chất lỏng đồng nhất hơn. Hơn
nữa, máy đồng nhất có cấu trúc mở, quá trình đồng nhất được diễn ra tuần hoàn nên
tăng hiệu suất quá trình đồng nhất hóa [4], [19].
Buồng nghiền


- Nguyên tắc của phương pháp nanomizer là tạo một dòng chảy có tốc độ cao
nhờ một bơm pít tông tạo áp suất rất cao lên đến 200 MPa đi qua một vật liệu
siêu cứng (generator) có một lỗ nhỏ có đường kính cỡ 30 – 400 µm. Quá trình
làm nhỏ tiểu phân được tác động bởi hiệu ứng tạo bọt, các lực nén, cắt, mài
mòn [15], [23].

Hình 6. Sơ đồ đồng nht theo phương php nanomizer [23]

Hình 7. Biểu diễn cu to ca generator v đưng đi ca vật liu nghiền [23]
- Genertor là được làm từ vật liệu siêu cứng (chủ yếu là kim cương) có các lỗ
hở có kích thước khoảng 30-400 µm.
- Lực phân cắt tiểu phân được tập trung ở nơi va chạm 2 dòng chất lỏng trong
generator.
- Phương pháp này có ưu điểm là tránh được tạp nhiễm, sử dụng với được chất
nhạy cảm với nhiệt, có thể sử dụng với mẫu nhỏ (6ml).

Bơm pittong
Mẫu
Mẫu sau khi
đồng nhất
12

1.3. Một số nghiên cứu bào chế nano tinh thể curcumin
1.3.1. Các nghiên cứu trong nước.
Phạm Văn Giang đã nghiên cứu bào chế nano tinh thể curcumin bằng phương
pháp nghiền bi kết hợp với đồng nhất tốc độ cao với tốc độ 18000 vòng/phút trong
15 phút. Hỗn dịch có thành phần là 1 g curcumin, 0,1 g Tween 80, nước cất vừa đủ
25 ml. Hỗn dịch sau khi đồng nhất đem phun sấy. Bột phun sấy chứa nano tinh thể
curcumin cải thiện được độ tan ( gấp 8,68 lần) và độ hòa tan (gấp khoảng 4 lần) so

biến mất. Trong phép thử độ hòa tan sau 60 phút, hơn 99% curcumin hòa tan. Điều
này được lý giải do sự có mặt của PVP làm thấm ướt bề mặt tiểu phân, tăng khả năng
phân tán, tăng độ hòa tan và chuyển đổi trạng thái kết tinh của tinh thể nano curcumin
[36].
Yi H. và cộng sự (2010) đã nghiên cứu sự thay đổi cấu trúc nano tinh thể
curcumin theo thời gian: bào chế hỗn dịch nano curcumin bằng phương pháp kết tủa.
Hòa tan curcumin trong ethanol thu được dung dịch rồi phân tán vào nước bằng
phương pháp Micromixer. Tiểu phân nano curcumin hình cầu với kích thước khoảng
30-40 nm, tỉ lệ tinh thể dạng vô định hình cao. Sau 10 phút, xảy ra hiện tượng kết tụ
tiểu phân dạng vô định hình, kích thước tăng lên khoảng 140 nm. Sau 30 phút quá
trình kết tụ tiểu phân curcumin hình cầu vẫn tiếp tục cho đến thời điểm 120 phút sau
khi tạo hỗn dịch. Kết quả đo DSC cho thấy tỉ lệ tinh thể ở trạng thái kết tinh chiếm
ưu thế hơn dạng vô định hình trong hỗn dịch. Cấu trúc tinh thể này có thể được giữ
vững bởi hỗn dịch sau được đồng nhất hóa đi qua quá trình phun sấy tạo khối bột khô
ổn định hơn [35].
Tagami T. và cộng sự (2014) đã nghiên cứu bào chế tiểu phân nano curcumin
bằng phương pháp femtosecond laser ablation. Chiếu chùm tia laze đến 1 viên nén
(150mg curcumin/viên) được đặt ở đáy 1 đĩa thủy tinh chứa 50 ml nước và đệm acetat
(pH 5.0) trong 10 phút. Tia laze sẽ quét cả chiều ngang lẫn chiều dọc. Dung dịch hòa
tan trong đĩa tiếp tục được phân tán bằng laze để ngăn cản quá trình kết tụ. Kết quả
cho thấy kích thước tiểu phân từ vài trăm nanomet đến vài micromet tùy phụ thuộc
vào tốc độ và thời gian quét tia laze. Sự tăng kích thước tiểu phân ảnh hưởng bởi
nồng độ muối và không ảnh hưởng bởi pH môi trường. Sự có mặt của các ion muối
làm tăng sự kết tụ tiểu phân, đăc biệt các tiểu phân có kích thước nhỏ (<100nm) [31].
Như vậy qua các tài liệu tham khảo trên có thể thấy, khi bào chế hệ tiểu phân
nano tinh thể có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính của tiểu phân. Sự thay đổi các
14

yếu tố về thành phần công thức như tỉ lệ các thành phần trong công thức dẫn đến sự
thay đổi về độ tan, độ hòa tan của tiểu phân… Các phương pháp bào chế, thông số

STT
Tên nguyên liệu
Nguồn gốc
Tiêu chuẩn
1
Curcumin 95%
Ấn Độ
Cơ sở
2
Tween 80
Trung Quốc
Tinh khiết hóa học
3
Polyvinyl pyrolidon K30
Trung Quốc
Tinh khiết hóa học
4
Ethanol tuyệt đối
Trung Quốc
Tinh khiết hóa học
5
Methanol tuyệt đối
Trung Quốc
Tinh khiết hóa học
6
Nước cất
Việt Nam
Dược điển VN IV
7
Natri carboxy methyl

16

- Máy đo khối lượng riêng biểu kiến Erweka SVM (Đức)
- Máy đo thế Zeta và xác định phân bố kích thước tiểu phân Zetasizer NanoZS90
Malvern (Anh)
- Máy phân tích nhiệt vi sai Mettler Toledo DSC Star
e
System (Thụy Sỹ)
- Máy đo hàm ẩm Sartorius MA30
- Kính hiển vi điện tử FESEM Hitachi S-4800 (Nhật Bản)
- Màng lọc cellulose acetat kích thước 0,2 µm, Sartorius (Đức)
- Tủ sấy, cân kỹ thuật, cân phân tích.
2.2. Nội dung nghiên cứu
- Xây dựng công thức cơ bản và xác định một số thông số trong quy trình bào
chế tiểu phân nano curcumin bằng phương pháp nghiền bi kết hợp với đồng
nhất hóa tốc độ cao.
- Sử dụng phần mềm Modde 8.0, InForm 3.1, FormRules 2.0 để thiết kế thí
nghiệm, phân tích sự ảnh hưởng của các thành phần trong công thức và một
số thông số quy trình, lựa chọn công thức tối ưu.
- Xây dựng công thức viên nang chứa 50mg curcumin.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp bào chế
2.3.1.1. Bào chế tiểu phân nano curcumin
Theo kết quả nghiên cứu của Phạm Văn Giang kết hợp với một số khảo sát sơ
bộ, tiểu phân nano curcumin được tiến hành bào chế với công thức cơ bản sau:
Curcumin 1g
Tween 80 vừa đủ
Chất ổn định (nếu có) vừa đủ
Nước cất vừa đủ 25ml
Hệ tiểu phân nano curcumin được tiến hành bào chế theo phương pháp nghiền