BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI TRẦN THỊ MỸ LINH NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA HỆ NANO TITAN DIOXID GẮN PEG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI – 2019 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI TRẦN THỊ MỸ LINH Mã sinh viên: 1401376 NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA HỆ NANO TITAN DIOXID GẮN PEG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: TS Phạm Bảo Tùng Nơi thực hiện: Bộ môn Bào Chế HÀ NỘI – 2019 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến TS Phạm Bảo Tùng Thầy người tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ, động viên em suốt q trình học tập, nghiên cứu thực khóa luận tốt nghiệp Em gửi lời cảm ơn tới tồn thể thầy anh chị kỹ thuật viên thuộc Bộ môn Bào Chế – Trường Đại học Dược Hà Nội hết lòng quan tâm, giúp đỡ tạo điều kiện cho em hồn thành khóa luận môn Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Nhà trường, phòng ban môn Bộ môn Công Nghiệp Dược, Bộ môn Vật lý - Hóa lý, Bộ mơn Hóa Đại Cương Vơ Cơ, Viện Công Nghệ Dược Phẩm Quốc Gia… cán nhân viên Trường Đại học Dược Hà Nội dạy bảo, giúp đỡ em suốt trình học tập nghiên cứu trường Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến người thân gia đình, anh chị em bạn bè ln bên động viên, giúp đỡ em lúc khó khăn học tập, nghiên cứu sống Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2019 Sinh viên Trần Thị Mỹ Linh MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 VÀI NÉT VỀ TITAN DIOXID 1.1.1 Cơng thức, tính chất lý hóa, dạng thù hình 1.1.2 Nano titan dioxid 1.2 ỨNG DỤNG CỦA NANO TITAN DIOXID TRONG NGÀNH DƯỢC 1.2.1 Ứng dụng chung 1.2.2 Ứng dụng nano titan dioxid ngành dược 1.2.3 Ứng dụng làm chất mang thuốc hướng đích 1.3 HỖN DỊCH NANO TITAN DIOXID 1.3.1 Khái niệm hỗn dịch nano 1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hình thành, độ ổn định hỗn dịch 10 1.3.3 Độ bền trạng thái tập hợp hệ keo lý thuyết DLVO ổn định hệ keo 11 1.3.4 Một số yếu tố khác ảnh hưởng độ bền trạng thái tập hợp hệ keo (độ ổn định hỗn dịch nano) 13 1.3.4.1 Phân bố kích thước tiểu phân 13 1.3.4.2 pH 14 1.3.4.3 Sự nén lớp điện kép 14 1.3.4.4 Ảnh hưởng chất điện ly 14 1.3.4.5 Sự cản trở không gian 15 1.3.4.6 Nhiệt độ 15 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ 16 2.1.1 Nguyên vật liệu 16 2.1.2 Thiết bị sử dụng 16 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 17 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.3.1 Quá trình bào chế hỗn dịch tiểu phân nano TiO2 bào chế hỗn dịch phức hợp chất mang nano TiO2-PEG 17 2.3.2 Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến trình bào chế độ ổn định hỗn dịch TiO2 hỗn dịch phức hợp chất mang nano TiO2-PEG 20 2.3.2.1 Khảo sát tốc độ ly tâm, thời gian ly tâm rửa tủa 20 2.3.2.2 Khảo sát thời gian siêu âm, cường độ siêu âm sau ly tâm 20 2.3.2.3 Khảo sát thời gian sấy mẫu phân tán lại mẫu vào môi trường phân tán 20 2.3.2.4 Khảo sát chất diện hoạt, nồng độ chất diện hoạt 20 2.3.2.5 Khảo sát điều kiện nhiệt độ, thời gian ảnh hưởng đến độ ổn định hỗn dịch 21 2.3.3 Đánh giá độ ổn định hỗn dịch nano thông qua đánh giá kích thước tiểu phân PDI 21 2.3.4 Đánh giá khả gắn PEG lên tiểu phân nano TiO2 21 2.3.4.1 Đánh giá khả tương tác PEG với TiO2 thơng qua phổ phân tích nhiệt vi sai DSC 21 2.3.4.2 Đánh giá khả tương tác PEG với TiO2 thông qua phổ hồng ngoại biến đổi Fourier 21 2.3.4.3 Đánh giá khả gắn PEG lên TiO2 thông qua xác định nồng độ PEG tự sau gắn TiO2 quang phổ hấp thụ UV – Vis 22 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 25 3.1 XÂY DỰNG QUY TRÌNH TỔNG HỢP TIỂU PHÂN NANO TIO2 VÀ PHỨC HỢP CHẤT MANG NANO TIO2-PEG 25 3.1.1 Khảo sát tốc độ ly tâm thời gian ly tâm rửa tủa 25 3.1.2 Khảo sát môi trường phân tán sau ly tâm 26 3.1.3 Khảo sát cường độ siêu âm thời gian siêu âm hỗn dịch TiO2 sau ly tâm, rửa tủa 27 3.1.4 Khảo sát thời gian sấy mẫu phân tán lại mẫu vào môi trường phân tán 28 3.1.5 Khảo sát chất diện hoạt nồng độ chất diện hoạt hỗn dịch nano TiO2 để đánh giá độ ổn định hỗn dịch nano TiO2 29 3.2 ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA HỖN DỊCH NANO TIO2 32 3.2.1 Độ ổn định hỗn dịch nano TiO2 nhiệt độ 25-28oC 32 3.2.2 Độ ổn định hỗn dịch nano TiO2 nhiệt độ 2-8ºC 34 3.2.3 Độ ổn định hỗn dịch nano TiO2 nhiệt độ 40ºC, độ ẩm 75% 36 3.3 ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA HỖN DỊCH PHỨC HỢP CHẤT MANG NANO TIO2-PEG 37 3.3.1 Độ ổn định hỗn dịch phức hợp chất mang nano TiO2-PEG nhiệt độ 2528ºC 37 3.3.2 Độ ổn định hỗn dịch phức hợp chất mang nano TiO2-PEG nhiệt độ 28ºC 38 3.3.3 Độ ổn định hỗn dịch phức hợp chất mang TiO2-PEG nhiệt độ 40ºC, độ ẩm 75% 40 3.4 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG GẮN PEG LÊN NANO TIO2 41 3.4.1 Đánh giá khả tương tác PEG TiO2 thông qua phổ FTIR 41 3.4.2 Đánh giá khả tương tác PEG TiO2 thơng qua phổ phân tích nhiệt vi sai DSC 42 3.4.3 Đánh giá khả gắn PEG lên TiO2 phương pháp quang phổ hấp thụ UV-Vis 43 3.4.3.1 Xây dựng phương pháp định lượng PEG 43 3.4.3.2 Xác định hiệu suất gắn PEG lên TiO2 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Tên đầy đủ Tên viết tắt DAPI DĐVN IV DLVO 4’-6-diamidino-2-phenylindol Dược điển Việt Nam IV Deryagin, Landau, Verway Ovebeek DOX Doxorubicin FMN Flavin mononucleotid FTIR Kl/kl Fourier transform infrared spectroscopy (Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier) Khối lượng/khối lượng KLTN Khóa luận tốt nghiệp KTTP Kích thước tiểu phân ME 2-methoxyestradiol NIR Near-infrared (phổ gần hồng ngoại) PC Phthalocyanine PDI Polydispersity index (Chỉ số đa phân tán) PEG Polyethylen glycol PEI Polyethylenimin RES Reticuloendothelial system (hệ thống nội mô Reticulo) SEM Scanning electron microscope (Kính hiển vi điện tử quét) SKD Sinh khả dụng SNARF Seminaphthorhodamin TEM Transmision electron microscopy (Kính hiển vi điện tử truyền qua) DSC (Differential scanning calorimetry (hân tích nhiệt vi sai) TLTK Tài liệu tham khảo TTIP Titan tetra isopropoxid UV UV – Vis Ultraviolet (Tia cực tím) Ultraviolet – Visible (Phổ tử ngoại – khả kiến) DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Thông số khảo sát tốc độ ly tâm thời gian ly tâm 20 Bảng 2.2 Thông số khảo sát cường độ siêu âm thời gian siêu âm sau ly tâm 20 Bảng 3.1 Bảng khảo sát thời gian ly tâm tốc độ ly tâm 25 Bảng 3.2 Khảo sát cường độ siêu âm thời gian siêu âm ảnh hưởng đến 27 Bảng 3.3 Khảo sát thời gian sấy mẫu 28 Bảng 3.4 Độ hấp thụ quang dung dịch chuẩn dung dịch iod đầu 44 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cấu trúc dạng tinh thể TiO2 theo mơ hình Hình 1.2 Dạng thù hình TiO2 tự nhiên [10] Hình 1.3 Hình biểu diễn đường cong sinh trưởng vi khuẩn 50 phút với mẫu khác Hình 1.4 Hình chụp mơi trường thạch chứa vi khuẩn (Escherichia coli Staphylococcus aureus) thời gian chiếu sáng khác có phản ứng quang xúc tác TiO2 [29] Hình 1.5 Cấu trúc chung phức hợp mang thuốc hướng đích Hình 1.6 Đồ thị biểu diễn tương tác hai tiểu phân trường hợp hệ keo bền vững trạng thái tập hợp [3] 12 Hình 1.7 Đồ thị biểu diễn đường cong theo khoảng cách 13 Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn KTTP hỗn dịch TiO2 26 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn KTTP hỗn dịch nano TiO2 sấy không sấy 29 Hình 3.3 Mẫu sấy phân tán HNO3 pH 2,0 sau phút 29 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn KTTP PDI mẫu 30 Hình 3.5 Hỗn dịch TiO2 có chứa natri lauryl sulfat 0,05% 30 Hình 3.6 Đồ thị KTTP, PDI mẫu theo ngày nhiệt độ 25-28oC 34 Hình 3.7 Đồ thị KTTP, PDI mẫu theo ngày nhiệt độ 2-8oC 36 Hình 3.8 Đồ thị KTTP PDI mẫu gắn PEG theo ngày nhiệt độ 25-28oC 38 Hình 3.9 Đồ thị KTTP, PDI mẫu gắn PEG theo ngày nhiệt độ 2-8oC 39 Hình 3.10 Đồ thị KTTP, PDI mẫu gắn PEG theo tuần nhiệt độ 2-8oC 40 Hình 3.11 Hình ảnh mẫu gắn PEG nhiệt độ 40oC, 75% 41 Hình 3.12 Phổ FTIR mẫu TiO2, PEG nguyên liệu, PEG-TiO2 bào chế, PEG-TiO2benzakonium clorid, PEG trộn vật lý với TiO2 theo tỉ lệ 1:1 41 Hình 3.13 Nhiệt độ chuyển dạng PEG, TiO2-PEG 43 Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn mối tương quan nồng độ PEG hiệu độ hấp thụ 44 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, tiểu phân nano nghiên cứu ứng dụng chủ yếu để đưa thuốc tới đích nhằm giảm độc, nâng cao hiệu điều trị điều trị ung thư Để giúp việc đưa thuốc vào tế bào đích, nhà bào chế nghiên cứu bào chế phức hợp mang thuốc hướng đích cách bao hay gắn bề mặt tiểu phân với chất thụ thể hướng đích acid folic, sắt, aglutinin mầm lúa mì, Tuy nhiên, phức hợp dễ bị đại thực bào phá hủy nên để tăng cường phân bố tiểu phân nano đến tổ chức cần phải bao tiểu phân với chất mang thân nước để đại thực bào không phát phá hủy hệ thuốc Gần đây, titan dioxid (TiO2) ngày nhận quan tâm lĩnh vực dược phẩm y học Nano titan dioxid có ưu điểm tiêu diệt vi khuẩn, vi rút, nấm, tế bào ung thư hoạt động chất xúc tác hiệu để điều trị khối u ác tính Tuy nhiên, titan dioxid có hạn chế bị đại thực bào tiêu diệt nên để khắc phục hạn chế nhà bào chế nghiên cứu gắn polyethylen glycol (PEG) vào bề mặt chúng tạo thành phức hợp chất mang để dễ dàng khỏi hệ thống nội mơ Reticulo (RES) Ở nghiên cứu trước đây, nano TiO2 gắn PEG nghiên cứu chưa theo dõi độ ổn định phức hợp Vì thế, nhóm nghiên cứu thực đề tài “Nghiên cứu cải thiện độ ổn định hệ nano titan dioxid gắn PEG” thực với mục tiêu sau: Nghiên cứu cải thiện độ ổn định hỗn dịch TiO2 TiO2-PEG Đánh giá số đặc tính tiểu phân TiO2 TiO2-PEG bào chế 250 0.4 200 0.3 0.2 PDI KTTP 150 100 0.1 50 0 Ngày Mẫu 5: Mẫu hỗn dịch nano TiO2 chứa 0,05% benzalkonium clorid gắn PEG Hình 3.8 Đồ thị KTTP PDI mẫu gắn PEG theo ngày nhiệt độ 25-28oC Nhận xét: Từ đồ thị hình ảnh nhận thấy tất mẫu ổn định vòng ngày, nhiên mẫu 1: hỗn dịch nano TiO2 gắn PEG mẫu 2: hỗn dịch nano TiO2 chứa 0,05% Poloxame gắn PEG có PDI lớn 0,25, mẫu 5: hỗn dịch nano TiO2 chứa 0,05% benzalkonium clorid gắn PEG có PDI