Nc 913 thiết kế và tối ưu hóa công thức viên ngậm chứa dược liệu

Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 21 * Số 5 * 2017 Nghiên cứu Y học 195 22 Nc 913 THIẾT KẾ VÀ TỐI ƯU HÓA CÔNG THỨC VIÊN NGẬM CHỨA DƯỢC LIỆU Lâm Hoàng Yến*, Huỳnh Văn Hóa*, Phạm Đình Duy* TÓM TẮT Mục tiêu: Thiết kế và tối ưu hóa công thức viên ngậm chứa eucalyptol, menthol, tinh dầu Húng Chanh (Coleus amboinicus Lour.), tinh dầu Gừng (Zingiber officinale Roscoe.) và cao khô Cam Thảo (Glycyrrhiza uralensis Fisch.) có thể sử dụng được cho bệnh nhân bị đái tháo đường. Phương pháp: Viên ngậm được điều chế bằng phương phát xát hạt từng phần. Phần mềm Design-Expert được dùng để thiết kế và tối ưu hóa công thức viên ngậm theo mô hình D-optimal. Các thành phần như sorbitol, mannitol và Lycatab DSH được tối ưu hóa theo tỉ lệ phầm trăm trong công thức và các tính chất của viên ngậm được khảo sát trong quá trình tối ưu hóa là độ rã và độ mài mòn. Kết quả: Các thành phần được tối ưu như sau: 23,3% sorbitol, 64,09% mannitol và 3,05% Lycatab DSH. Công thức tối ưu đã được kiểm chứng bằng thực nghiệm và kết quả cho thấy độ rã của viên ngậm là 10 phút và độ mài mòn viên là 0,75% không khác so với dự đoán của phần mềm. Kết luận: Công thức viên ngậm chứa các tinh dầu và cao khô Cam Thảo đã được tối ưu hóa thành công với mô hình D-optimal bằng phần mềm Design-Expert. Từ khóa: Viên ngậm, dược liệu và tối ưu hóa ABSTRACT DESIGN AND OPTIMIZATION OF LOZENGE FORMULATION CONTAINING HERBAL MEDICINE Lam Hoang Yen, Huynh Van Hoa, Pham Dinh Duy * Y Hoc TP. Ho Chi Minh * Vol. 21 - No 5 - 2017: 100 - 105 Objective: Design and optimize herbal lozenge formulation containing eucalyptol, menthol, essential oil of Coleus feaf (Coleus amboinicus Lour.), essential oils of ginger (Zingiber officinale Roscoe.) and powdered dried extract of licorice (Glycyrrhiza uralensis Fisch.) used for diabetic patients. Method: Lozenge was prepared by wet granulation method. Design-Expert software was used to design and optimize the lozenge formulation with D-optimal model. Ingredients including sorbitol, mannitol and Lycatab DSH were optimized according to the percentage and the properties of the lozenge including disintegration and friability were investigated during the process of optimization. Results: The ingredients were optimized as follows: 23.3% sorbitol, 64.09% mannitol and 3.05% Lycatab DSH. The optimal lozenge formulation was experimentally tested. The results showed that disintegration was 10 min and friability was 0.75%, which were not different from the prediction of the software. Conclusion: The lozenge formulation containing essential oils and dry extract of licorice was successfully optimized by Design-Expert software with D-optimal model. Key words: Lozenge, herbal medicine and optimization. ĐẶT VẤN ĐỀ Việc sử dụng các viên ngậm tại chỗ là một trong những cách hỗ trợ điều trị ho mang lại hiệu quả khá cao. Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại viên ngậm trị ho như loại viên có chứa kháng sinh, loại viên chứa các hoạt chất giảm ho và đặc biệt loại viên phối hợp nhiều thành phần * Bộ môn Bào Chế, Khoa Dược - Đại học Y Dược TP Hồ Chí Minh Tác giả liên lạc: TS. Phạm Đình Duy ĐT: 0908832827 E-mail: duyphamdinh1981@gmail.com Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 21 * Số 5 * 2017 196 từ thiên nhiên(4). Các thành phần từ thiên nhiên có công dụng điều trị ho, viêm đau họng, sát trùng đường hô hấp hiệu quả như eucalyptol trong tinh dầu Tràm, menthol thiên nhiên được chiết từ tinh dầu bạc hà, tinh dầu Húng Chanh, tinh dầu Gừng và chiết xuất Cam Thảo(2, 3, 5). Viên ngậm là một loại viên nén rã chậm bởi sự bào mòn từ từ và hoạt chất được hấp phụ bằng lưỡi hay các bộ phận khác của miệng. Do đó, việc lựa chọn tá dược cho viên ngậm không nên có nhiều chất không tan gây nhám miệng, mùi vị khó chịu và phải dựa trên đặc trưng của viên. Nhóm tá dược quan trọng cho viên ngậm là: tá dược độn và tá dược dính. Tá dược độn thường chiếm 60 - 90% khối lượng của viên để che dấu mùi vị riêng của dược chất. Vì vậy, tá dược độn phải là những chất tạo được mùi vị tốt cho viên và phải là chất dễ tan, thường dùng nhất là bột đường như Dipac, Emdex, mannitol, sorbitol. Đồng thời, tá dược dính thường dùng những tá dược có tính dính mạnh để kéo dài thời gian rã của viên như gôm arabic, gelatin, siro, maltodextrin... Ngoài việc lựa chọn tá dược dính thích hợp, lượng dùng của tá dược dính trong công thức cũng phải hợp lý vì có ảnh hưởng đến độ rã của viên(4). Ngày nay, việc sử dụng các sản phẩm từ thiên nhiên để làm thuốc trong phòng và trị bệnh đang được quan tâm nhiều vì các loại dược phẩm có chứa các loại hóa chất thường gây các tác dụng phụ nguy hiểm, có hại cho sức khỏe của con người nếu sử dụng lâu dài. Do đó, mục tiêu của nghiên cứu này là thiết kế và tối ưu hóa viên ngậm trị viêm họng có nguồn gốc thảo dược, nhất là từ các tinh dầu có tác dụng sát khuẩn, giảm ho và đặc biệt là chế phẩm có thể sử dụng được cho bệnh nhân bị đái tháo đường. NGUYÊN LIỆU – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nguyên liệu Eucalyptol, tinh dầu Húng Chanh và tinh dầu Gừng đạt TCCS, ADC (Việt Nam). Menthol đạt TCCS, Ấn Độ. Cao khô Cam Thảo đat NF 23, Hà Lan. Sorbitol đạt tiêu chuẩn BP 2005 (Pháp). Mannitol đạt tiêu chuẩn BP 2000, Pháp. Lycatab DSH đạt tiêu chuẩn NF 23. Pháp. Magnesi stearat đạt tiêu chuẩn BP 2005, Hà Lan. Natri saccharin đạt tiêu chuẩn BP 2005, Trung Quốc. Nước được sử dụng là nước cất. Phương pháp Phương pháp điều chế viên ngậm Sau khi tiến hành nghiên cứu thăm dò, công thức cơ bản của viên ngậm gồm các thành phần như sau: Bảng 1. Thành phần của viên ngậm Thành phần Tỉ lệ % Lô 500 viên (g) Eucalyptol 0,5 2,5 Tinh dầu Húng Chanh 0,12 0,6 Tinh dầu Gừng 0,05 0,25 Menthol 0,4 2 Cao khô Cam Thảo 5 25 Sorbitol x1 Mannitol x2 Lycatab DSH x3 Saccharin Na 0,05 0,25 Talc 2 10 Magnesi stearat 1,5 7,5 Tổng cộng 100 502,5 Qui trình điều chế viên ngậm bằng phương pháp xát hạt từng phần thủ công gồm các công đoạn như sau: (i) chuẩn bị nguyên liệu theo công thức cho 500 viên; (ii) chuẩn bị tá dược dính bằng cách hòa tan Lycatab DSH trong 22,5 ml nước cất; (iii) trộn bột kép các thành phần gồm sorbitol, mannitol và saccharin natri theo nguyên tắc đồng lượng trong 15 phút; (iv) trộn ướt hỗn hợp bột khô với tá dược dính trong 30 phút; (v) xát hạt qua rây 2,5 mm; (vi) sấy sơ bộ ở 50 oC trong 15 phút, sửa hạt qua rây 1,2mm và sấy ở 50 oC đến độ ẩm dưới 7%; (vii) hòa tan eucalyltol, tinh dầu Gừng và tinh dầu Húng Chanh vào 1 ml cồn 96%; (viii) phun đều hỗn hợp tinh dầu trong cồn vào khối cốm khô; (ix) trộn cốm khô với talc, magnesi stearat, menthol và cao khô Cam Thảo trong 5 phút; (x) dập viên khối lượng trung bình 1005 mg ± 5% với cối chày hình vuông cạnh 14 mm. Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 21 * Số 5 * 2017 Nghiên cứu Y học 197 Tối ưu hóa công thức viêm ngậm Mô hình D-Optimal được thiết kế bằng phần mềm Design-Expert phiên bản 8.0.6, gồm 16 công thức được trình bày ở Bảng 2. Ba yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tính chất viên ngậm được thiết lập bao gồm: tỉ lệ % sorbitol (x1), tỉ lệ % mannitol (x2) và tỉ lệ % Lycatab DSH (x3). Bên cạnh đó, các tính chất viên ngậm được khảo sát trong quá trình tối ưu hóa gồm độ rã của viên (y1) và độ mài mòn viên (y2). Sau khi dữ liệu thực nghiệm đã được thu thập để làm dữ liệu đầu vào, phương trình tương quan hồi quy và biểu đồ 3D bề mặt được thiết lập bằng phần mềm Design-Expert. Bên cạnh đó, kết quả tối ưu hóa được thể hiện bằng giá trị tối ưu của biến độc lập (xi), giá trị dự đoán của tính chất sản phẩm (yi) và giá trị mức độ mong muốn (desirability). Thực nghiệm kiểm chứng Công thức tối ưu được đánh giá thông qua việc điều chế lặp lại 2 lần, mỗi lần 600 viên ngậm, sau đó so sánh các giá trị dự đoán (từ công thức tối ưu bởi phần mềm thông minh) với giá trị trung bình của 2 lần thực nghiệm. Việc so sánh này được dựa trên giá trị “Bias” (%) = │giá trị dự đoán – giá trị thực nghiệm│/giá trị dự đoán × 100%. Đánh giá tính chất viên ngậm Tính chất cảm quan Hình dạng, kích thước, màu sắc, mùi vị. Đồng đều khối lượng Thử theo phụ lục 11.3, DĐVN IV(1). Cân 20 viên bất kỳ và xác định khối lượng trung bình của viên. Cân riêng khối lượng từng viên và so sánh với khối lượng trung bình. Không được quá 2 viên có khối lượng chênh lệch quá độ lệch tính theo tỷ lệ phần trăm của khối lượng trung bình và không được có viên nào có khối lượng chênh lệch quá hai lần độ lệch đó. Độ đồng đều khối lượng của viên là ± 5% so với khối lượng trung bình viên (do khối lượng viên là 1005 mg). Độ cứng Lấy 20 viên bất kỳ cho lên máy đo độ cứng để thử. Máy thử nén viên lại cho dến khi viên bể thì dừng lại, đọc số liệu độ cứng của viên trên máy. Độ cứng của viên không nhỏ hơn 40 N. Độ mài mòn Cân 10 viên bất kỳ cho vào trống đựng của máy, máy được vận hành với tốc độ 25 vòng/ phút trong thời gian 4 phút. Sau đó các viên được lấy ra và được làm sạch bụi bám hay được thổi bụi bằng không khí. Độ mài mòn được tính theo công thức sau: M - M’/ M x 100%, trong đó M là khối lượng 20 viên trước khi cho vào mày, M’ là khối lượng sau khi được mài mòn. Độ mài mòn của viên ngậm phải nhỏ hơn 1,5%. Độ rã Thử theo phụ lục 11.6, DĐVN IV(1). Cho vào mỗi ống thử một viên ngậm. Tiếp tục cho một đĩa chắn vào mỗi ống. Treo giá đỡ ống thử vào trong cốc có chứa nước cất và vận hành thiết bị. Độ rã của viên không nhỏ hơn 5 phút Định tính Sử dụng phương pháp sắc ký lớp mỏng. - Bản mỏng được tráng sẵn Silicagel F254. Dung môi pha động là benzene : ethyl acetat (95:5). Dung dịch thử được chuẩn bị bằng cách nghiền nát 10 viên ngậm lấy 10 g bột viên hòa vào 5 ml methanol, lắc kỹ trong 5 phút, để yên 1 giờ. Sau đó lọc lấy dịch lọc đem chấm sắc ký. Dung dịch chuẩn của từng loại tinh dầu được chuẩn bị bằng cách hòa tan 25 mg tinh dầu vào 5 ml methanol. Thuốc thử phát hiện là dung dịch vanilin 2% trong acid sulfuric đậm đặc (hòa 0,1 g vanilin trong 5 ml acid sulfuric đậm đặc, pha trước khi dùng). - Chấm riêng biệt mỗi dung dịch thử và chuẩn lên bản mỏng rồi triển khai sắc ký. Sau khi triển khai, bản mỏng được để khô tự nhiên. Sau đó phun dung dịch thuốc thử hiện màu và sấy ở 100 - 105 oC cho đến khi hiện rõ vết. Mẫu thử phải cho các vết có màu sắc và Rf tương ứng với vết của mẫu chuẩn. Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 21 * Số 5 * 2017 198 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Tối ưu hóa công thức Dữ liệu ở Bảng 2 được xử lý bằng phần mềm Design-Expert để thiết lập phương trình tương quan hồi quy, từ đó tối ưu hóa tỉ lệ % của sorbitol, tỉ lệ % mannitol và tỉ lệ % Lycatab DSH và đưa ra kết quả dự đoán của độ rã và độ mài mòn viên ngậm. Bảng 2. Mô hình và dữ liệu thực nghiệm. STT Mô hình thực nghiệm D- optimal Dữ liệu thực nghiệm x1 x2 x3 y1 y2 1 24,05 63,40 3,00 10 0,88 2 24,05 63,40 3,00 10 1,22 3 28,42 59,77 2,25 9 1,73 4 27,66 59,03 3,75 9 1,33 5 28,42 59,03 3,00 10 1,42 6 24,79 63,40 2,25 9 1,50 7 26,23 61,21 3,00 9,5 1,94 8 26,98 61,96 1,50 10,5 1,55 9 24,79 63,40 2,25 9 0,79 10 28,42 59,77 2,25 9 1,22 11 27,66 59,03 3,75 10,5 1,06 12 28,42 59,03 3,00 9 1,46 13 24,05 62,64 3,75 9,5 0,74 14 25,85 60,83 3,75 9,5 0,81 15 24,05 62,64 3,75 11 1,04 16 24,05 63,40 3,00 10 1,33 Trong đó: x1: tỉ lệ % sorbitol; x2: tỉ lệ % mannitol; x3: tỉ lệ % Lycatab DSH y1: độ rã (phút) y2: độ mài mòn (%) Các biến x1, x2, x3 ảnh hưởng đến biến y1 và y2 được thể hiện qua Hình 1 và các phương trình tương quan hồi quy sau: y1 = -1,61.x1 – 1,65.x2 – 44,69.x3 + 48,29.x1.x2 + 135,82.x1.x3 + 42,56.x2.x3 – 319,86.x1.x2.x3 y2 = -7,62.x1 – 8,51.x2 – 83,82.x3 + 38,69.x1.x2 + 151,19.x1.x3 + 151,64.x2.x3 – 185,47.x1.x2.x3 A (32.10) B (56.84) C (11.74) 4 6 8 10 12 14 16 D o r a A (21.86) B (67.08) C (1.50) A (32.10) B (56.84) C (11.74) -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 D o m a i m o n A (21.86) B (67.08) C (1.50) Hình 1. Biểu đồ 3D thể hiện sự tương quan của các yếu tố (x1=A: sorbitol, x2=B: mannitol, x3=C: Lycatab DSH) trên từng tính chất của viên ngậm (độ rã và độ mài mòn). Từ kết quả nhận được của việc phân tích tương quan hồi quy, mô hình D-Optimal đã đưa ra được tỉ lệ % tối ưu của sorbiol, mannitol và Lycatab DSH, đồng thời cũng dự đoán các tính chất của viên ngậm, Bảng 3. Bảng 3. Kết quả tối ưu hóa công thức viêm ngậm. Thành phần công thức Tính chất sản phẩm Biến xi Tên Giá trị tìm được Biến yi Tên Dự đoán x1 Sorbitol 23,3% y1 Độ rã 10 phút x2 Mannitol 64,09% y2 Độ mài mòn viên 0,75% x3 Lycatab DSH 3,05% Mức độ mong muốn: 0,92 Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 21 * Số 5 * 2017 Nghiên cứu Y học 199 Thực nghiệm kiểm chứng 2 lô viên ngậm kiểm chứng (mỗi lô 600 viên) với thành phần công thức được trình bày trong Bảng 4. Bảng 4. Công thức 1 lô viên ngậm kiểm chứng Thành phần 1 viên (mg) Lô 600 viên (g) Eucalyptol 5 3 Tinh dầu Húng Chanh 1,2 0,72 Tinh dầu Gừng 0,5 0,3 Menthol 4 2,4 Cao Cam Thảo 50 30 Lycatab DSH 30,65 18,39 Sorbitol 234,15 140,49 Mannitol 644 386,4 Saccharin Na 0,5 0,3 Talc 20 12 Mg stearat 15 9 Nước 45 27 Cồn 960 2 1,2 Tổng cộng 1005 603 Kết quả kiểm nghiệm của 2 lô viên ngậm được điều chế với thành phần công thức tối ưu được trình bày trong Bảng 5. Bảng 5. So sánh giữa giá trị thực nghiệm và giá trị lý thuyết Tính chất sản phẩm Thực nghiệm kiểm chứng Giá trị dự đoán Bias (%) 1 2 TB y1 10 10 10 10 0 y2 0,88 0,57 0,73 0,75 2,67 Giá trị Bias nhỏ cho thấy kết quả thực nghiệm kiểm chứng càng phù hợp với sự dự đoán. Đánh giá các chỉ tiêu chất lượng của viên ngậm Viên ngậm được điều chế từ 2 lô thực nghiệm kiểm chứng được tiếp tục đánh giá các tính chất thông thường của một loại viên nén, Bảng 6. Các kết quả cho thấy viên ngậm chứa dược liệu đạt các chỉ tiêu chất lượng đã đề ra. Kết quả của việc đánh giá này mang tính chất tham khảo cho việc xây dựng tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm viên ngậm chứa dược liệu. Bảng 6. Tóm tắt kết quả đánh giá tính chất viên ngâm. Chỉ tiêu chất lượng Yêu cầu Kết quả Tính chất Viên hình vuông, màu trắng xám, vị ngọt và the mát, có mùi thơm. Như yêu cầu Độ đồng đều khối lượng ± 5% so với khối lượng trung bình viên 969,2 - 1058,5 mg Độ mài mòn < 1,5% 0,9 - 1,02% Độ cứng Không nhỏ hơn 40 N 255 - 294 N Độ rã Không nhỏ hơn 5 phút 9 - 10 phút Định tính Sắc ký lớp mỏng: mẫu thử phải cho các vết có màu sắc và Rf tương ứng với vết của mẫu chuẩn. Men: menthol Eu: eucalyptol G: tinh dầu Gừng HC: tinh dầu Húng Chanh Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 21 * Số 5 * 2017 200 KẾT LUẬN Công thức viên ngậm chứa các tinh dầu và cao khô Cam Thảo đã được tối ưu hóa với mô hình D-optimal bằng phần mềm Design-Expert. Các tỉ lệ % của các thành phần được tối ưu như sau: 23,3% sorbitol, 64,09% mannitol và 3,05% Lycatab DSH. Sau đó, công thức tối ưu đã được kiểm chứng bằng thực nghiệm và kết quả cho thấy độ rã của viên ngậm là 10 phút và độ mài mòn viên là 0,75%. Khi so sánh kết quả này với dự đoán của phần mềm thì có sự khác biệt không đáng kể. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bộ-Y-Tế. (2009). Dược điển Việt Nam IV. Nhà xuất bản Y học. 2. Buchbauer G. (2010). Biological Activities of Essential Oils, in: K. Hüsnü Can Baᶊer and G. Buchbauer. Handbook of Essential Oils - Science, Technology and Applications, pp 235- 280. CRC Press, Taylor & Francis Group. 3. Glover D.D. (2007). Ginger, in: Timothy S. Tracy and R.L. Kingston. Herbal Products - Toxicology and Clinical Pharmacology, pp 151-163. Humana Press Inc, The United States of America. 4. Lê Quan Nghiệm and Lê Văn Lăng. (2010). Viên Nén, in: Lê Quan Nghiệm and Huỳnh Văn Hóa. Bào Chế và Sinh Dược Học, Vol. 2, pp 168-221. Nhà xuất bản Y học, Thành phố Hồ Chí Minh. 5. Sharifi-Rad J., Sureda A., Tenore G., Daglia M., Sharifi-Rad M., Valussi M., Tundis R., Sharifi-Rad M., Loizzo M., Ademiluyi A., Sharifi-Rad R., Ayatollahi S., and Iriti M. (2017). Biological Activities of Essential Oils: From Plant Chemoecology to Traditional Healing Systems. Molecules. 22(1): p. 70. Ngày nhận bài báo: 20/07/2017 Ngày phản biện đánh giá bài báo: 28/07/2017 Ngày bài báo được đăng: 05/09/2017