Bào chế tiểu phân nano curcumin 5 gam/mẻ sử dụng các chất mang Polysorbate 80 , PVP, PVA, Manitol, Trehalose, Lactose, Nước
Với mong muốn nâng cấp quy mô bào chế nhằm tạo điều kiện thuận lợi hơn cho việc đưa tiểu phân nano vào các dạng bào chế thích hợp, hệ tiểu phân nano curcumin tiếp tục được nghiên cứu bào chế ở quy mô 5 g/mẻ. Vấn đề khó khăn đầu tiên khi nâng cấp lên quy mô 5 g/mẻ là thể tích buồng nghiền hạn chế, chỉ có thể đưa một lượng nguyên liệu chiếm khoảng 60% dung tích buồng nghiền hoặc một số chất mang: Polysorbate 80 , PVP, PVA, Manitol, Trehalose, Lactose, Nước. Vì vậy, mỗi mẻ nghiền khô chỉ tiến hành ở quy mô tối đa 5 g/mẻ. Một vấn đề khó khăn khác là lựa chọn thiết bị nghiền ướt thích hợp để tiểu phân nano thu được có KTTP phù hợp và khoảng phân bố KTTP hẹp. Dựa trên khảo sát sơ bộ, thiết bị nghiền bi với buồng nghiền chứa bi zirconi oxyd được lựa chọn trong giai đoạn nghiền ướt.
Khi nâng cấp từ quy mô bào chế 1 g lên 5 g/mẻ, các thành phần, tỷ lệ các thành phần trong công thức và một số thông số trong quy trình bào chế có thể được thay đổi cho phù hợp.
Xây dựng công thức bào chế tiểu phân nano curcumin ở quy mô 5 gam/mẻ
Hỗn dịch nano được bào chế với các thành phần và tỷ lệ các thành phần tương tự mẻ 1 g. Tuy nhiên, với công thức này, khi chuyển dạng hỗn dịch nano sang bột phun sấy, bột thu được có hàm ẩm tương đối cao và hiệu suất thấp do bám dính nhiều vào cyclon. Vì vậy, để nâng cao hiệu suất, có thể thay đổi polyme thân nước hoặc kết hợp thêm một số chất mang: Polysorbate 80 , PVP, PVA, Manitol, Trehalose, Lactose, Nước. Thành phần hệ tiểu phân nano curcumin ở quy mô 5 g/mẻ được trình bày
Thành phần của bột phun sấy chứa nano curcumin sử dụng các chất mang Polysorbate 80 , PVP, PVA, Manitol, Trehalose, Lactose, Nước;
Kết quả xác định KTTPTB, PDI và mất khối lượng do làm khô.
Kết quả đánh giá KTTPTB, PDI và mất khối lượng do làm khô của bột phun sấy chứa nano curcumin sử dụng các chất mang Polysorbate 80 , PVP, PVA, Manitol, Trehalose, Lactose, Nước (n = 3)
Khi nâng quy mô bào chế từ 1 lên 5 g/mẻ, KTTPTB và PDI của hệ nano tăng.
Đối với mẻ 5 g, khi thay đổi polyme thân nước hoặc thêm chất mang thân nước, hệ tiểu phân nano thu được có KTTPTB và PDI hầu như không thay đổi, chứng tỏ sự có mặt của các thành phần này không ảnh hưởng đến KTTP của hệ tiểu phân nano.
Khi phối hợp với PVA, mặc dù mẫu bột phun sấy có hàm ẩm thấp nhưng sau khoảng 1 tháng bảo quản trong lọ kín, bột dễ bết và hút ẩm nhanh hơn so với những mẫu còn lại. Khi kết hợp với manitol, Trehalose hoặc lactose, hàm ẩm và hiệu suất của khối bột sau phun sấy tăng lên. Riêng đối với mẫu có chứa manitol, khối bột khá tơi xốp, thuận lợi cho việc bảo quản và nghiên cứu chuyển dược chất vào các dạng bào chế thích hợp. Do vậy, mẫu nghiên cứu sử dụng chất mang manitol được lựa chọn để tiếp tục khảo sát các thông số trong quy trình bào chế ở quy mô 5 g/mẻ.
Khảo sát các thông số trọng yếu, giai đoạn trọng yếu trong quy trình bào chế hệ tiểu phân nano curcumin quy mô 5 g/mẻ
Trong quá trình nâng cấp từ quy mô bào chế nhỏ lên quy mô bào chế lớn hơn, các giai đoạn trọng yếu và các thông số kỹ thuật trọng yếu trong từng giai đoạn trình bày ở mục 2.3.3.2 cần được khảo sát.
Giai đoạn nghiền khô
Ở quy mô bào chế nhỏ, curcumin được nghiền khô trong buồng nghiền với bi inox kích thước 20 mm. Khi nâng cấp lên quy mô bào chế lớn hơn, thiết bị này vẫn được lựa chọn trong quá trình nghiền khô. Tuy nhiên, các thông số của thiết bị bao gồm thời gian và tần số nghiền khô cần được khảo sát cụ thể.
Ảnh hưởng của thời gian nghiền khô
Các mẫu curcumin được khảo sát thời gian nghiền khô ở tần số 30Hz tại các thời điểm 1, 2, 3, 4, 5 và 6 giờ. Kết quả đánh giá KTTPTB và khoảng phân bố KTTP bằng thiết bị Mastersizer 3000E
Đồ thị biểu diễn KTTPTB và Span của curcumin mẻ 5 gam nghiền khô với tần số 30Hz trong thời gian khác nhau (n = 3)
Đồ thị ở hình 3.15 cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về KTTPTB giữa các mẫu nghiền khô với thời gian khác nhau (p< 0,05). Sau 6 giờ nghiền, KTTPTB có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê với các mẫu nghiền khô ở các thời điểm trước 4 giờ (p< 0,05) (phân tích post-hoc-kiểm định LSD). Kết quả chụp hình thái tiểu phân và xác định KTTPTB sau nghiền khô 6 giờ.
Ảnh hưởng của tần số nghiền
Tần số nghiền là một trong những thông số có thể ảnh hưởng đến kích thước tiểu phân sau khi nghiền. Do vậy, quá trình nghiền khô curcumin bằng bi inox được tiến hành khảo sát trong 6 giờ ở 2 tần số 15 và 30 Hz theo phương pháp bào chế mô tả ở mục 2.3.3.1 (quy trình B). Kết quả đánh giá KTTPTB được trình bày
Đồ thị biểu diễn KTTPTB và Span của mẫu nghiền khô mẻ 5 gam ở hai tần số 30 và 15 Hz trong 6 giờ (n = 3)
Kết quả ở hình 3.16 cho thấy có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về KTTPTB giữa 2 tần số nghiền 15 và 30Hz (p< 0,05). Với tần số 30Hz, KTTPTB của curcumin sau 6 giờ nghiền khô khoảng 8,79 ± 0,22 µm và Span 2,6 ± 0,2.
Việc phân chia làm giảm kích thước tiểu phân, dẫn đến làm tăng diện tích bề mặt. Do đó, mẫu sau khi nghiền khô 6 giờ ở tần số 30 Hz với bi inox được xác định diện tích bề mặt theo phương pháp ở mục 2.3.3.3.d. Kết quả được trình bày
Kết quả xác định diện tích bề mặt của mẫu nguyên liệu và mẫu curcumin 5 gam sau nghiền khô 6 giờ
Sau 6 giờ nghiền khô, diện tích bề mặt của DC tăng gấp khoảng 5 lần (diện tích bề mặt mẫu nguyên liệu và mẫu sau nghiền khô lần lượt là 1,348 và 6,570 m2/g, còn kích thước lỗ xốp tăng khoảng 3 lần. Do vậy, sau khi nghiền, kích thước tiểu phân giảm, diện tích bề mặt và độ xốp tăng.
Dựa trên cơ sở đó, nghiên cứu được tiến hành với tần số của thiết bị nghiền bi là 30Hz và thời gian nghiền 6 giờ.
Giai đoạn nghiền ướt
Curcumin sau khi nghiền khô 6 giờ trên thiết bị nghiền bi inox được tiếp tục nghiền ướt với khối lượng bi cố định 25 g mỗi buồng nghiền theo phương pháp ghi ở mục 2.3.3.1 (quy trình B). Trong giai đoạn này, ảnh hưởng của kích thước bi, tần số nghiền, thời gian nghiền được khảo sát.
Ảnh hưởng của kích thước bi
Khảo sát giai đoạn nghiền ướt trong 4 giờ ở tần số 30Hz với hai loại bi kích thước 0,65 và 0,8 mm. Các mẫu nghiền ướt được đánh giá KTTPTB và khoảng phân bố KTTP bằng thiết bị Mastersizer 3000E như ở mục 2.3.3.3.b. Sau đó tiếp tục pha loãng tạo hỗn dịch và đồng nhất hóa với tốc độ 18000 vòng/phút trong 60 phút. Đánh giá KTTPTB và PDI bằng thiết bị Zetasizer Nano ZS90 Malvern.
Ảnh hưởng của quá trình nghiền khô và thời gian nghiền ướt.
Nghiền ướt curcumin sử dụng buồng nghiền chứa bi zirconi oxyd trong các khoảng thời gian khác nhau với các điều kiện chưa được nghiền khô bằng bi inox trước đó và có nghiền khô bằng bi inox 6 giờ. Hỗn dịch nano được đồng nhất hóa với tốc độ 18000 vòng/phút trong 60 phút theo phương pháp ghi ở mục 2.3.3.1 (quy trình B). Kết quả đánh giá KTTPTB và PDI sau khi nghiền ướt bằng thiết bị Mastersizer 3000E và sau đồng nhất hóa bằng thiết bị Zetasizer Nano ZS90 Malvern được trình bày.
Kết quả đánh giá KTTP của mẫu curcumin mẻ 5 gam ở giai đoạn nghiền ướt tần số 30 Hz trong thời gian khác nhau (n = 3)
Kết quả ở bảng 3.38 cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về KTTPTB giữa mẫu có nghiền khô và không nghiền khô (p< 0,05). Đồng thời, ở các mẫu có nghiền khô 6 giờ, sau 4 giờ nghiền ướt, KTTPTB có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê so với các mẫu nghiền ướt với thời gian 1, 2, 3, 5 và 6 giờ (p< 0,05) (phân tích post-hoc-kiểm định LSD). KTTPTB giảm xuống 0,96 ± 0,11µm sau 4 giờ nghiền ướt, tuy nhiên nếu tiếp tục nghiền KTTPTB lại tăng lên. Điều đó có thể do trong quá trình nghiền, tiểu phân được phân chia đến một mức độ nào đó nhưng khi năng lượng tự do bề mặt quá lớn, sự kết tụ tiểu phân sẽ diễn ra. Kết quả đánh giá KTTPTB và Span của mẫu nghiền ướt sau 4 giờ được thể hiện ở phụ lục 4.4.
Do vậy, curcumin được nghiền khô trong 6 giờ với thiết bị nghiền bi inox và tiếp tục nghiền ướt trong 4 giờ với bi zirconi oxyd.
Ảnh hưởng của tần số nghiền
Các mẫu curcumin sau khi nghiền khô 6 giờ được nghiền ướt trong 4 giờ với bi zirconi oxyd kích thước 0,8 mm tại 2 tần số 15 và 30Hz theo phương pháp ghi ở mục 2.3.3.1 (quy trình B). Kết quả đánh giá KTTPTB được trình bày.
Đồ thị biểu diễn kích thước tiểu phân curcumin mẻ 5 gam trong giai đoạn nghiền ướt ở hai tần số nghiền 15 và 30 Hz (n = 3)
Kết quả ở hình 3.17 cho thấy có sự khác biệt về KTTPTB có ý nghĩa thống kê giữa 2 tần số nghiền 15 và 30 Hz (p< 0,05). Bắt đầu từ thời điểm 2 giờ trở đi, KTTPTB ở tần số 30Hz luôn nhỏ hơn tần số 15Hz. Do vậy, tần số 30Hz được lựa chọn để tiếp tục khảo sát các thông số tiếp theo.
Từ các nghiên cứu tiếp theo, curcumin được nghiền khô với bi inox, thời gian 6 giờ ở tần số 30 Hz và tiếp tục nghiền ướt với bi zirconi oxyd, thời gian 4 giờ ở tần số 30 Hz.
Giai đoạn đồng nhất hóa
Mẫu sau khi nghiền ướt được pha loãng tạo hỗn dịch và tiến hành đồng nhất hóa theo phương pháp mô tả ở mục 2.3.3.1 (quy trình B). Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ và thời gian đồng nhất hóa.
Ảnh hưởng của tốc độ đồng nhất hóa
Khảo sát giai đoạn đồng nhất hóa hỗn dịch nano curcumin trong 60 phút với tốc độ 18000 và 22000 vòng/phút, nhận thấy sự khác biệt không có ý nghĩa thống kê về KTTPTB giữa hai mẫu khuấy với tốc độ khác nhau (p> 0,05). Khi tăng tốc độ khấy từ 18000 lên 22000 vòng/phút, KTTP không thay đổi nhiều. Như vậy, tốc độ 18000 vòng/phút được lựa chọn để tiếp tục khảo sát các thông số khác.
Ảnh hưởng của thời gian đồng nhất hóa
Hỗn dịch nano curcumin được khảo sát thời gian đồng nhất hóa ở các thời điểm 15, 30, 45, 60, 75 và 90 phút với tốc độ 18000 vòng/phút. Kết quả đánh giá KTTPTB và PDI bằng thiết bị Zetasizer Nano ZS90 Malvern theo phương pháp ghi ở mục 2.3.3.3.b được trình bày.
Đồ thị biểu diễn KTTPTB và PDI của hỗn dịch nano khuấy với tốc độ 18000 vòng/phút trong thời gian khuấy khác nhau (n = 3)
Đồ thị ở hình 3.18 cho thấy có sự khác biệt về KTTPTB giữa các mẫu khuấy tốc độ cao với thời gian khác nhau (p< 0,05). Sau 60 phút đồng nhất hóa, KTTP có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê so với KTTP của mẫu khuấy trong 15, 30, 45, 75 và 90 phút (p< 0,05) (phân tích post-hoc-kiểm định LSD). Sau 60 phút, tiểu phân nano đạt kích thước nhỏ hơn 400 nm. Tuy nhiên, nếu tiếp tục đồng nhất hóa, KTTP tăng lên. Do đó, hỗn dịch nano được khuấy tốc độ cao trong thời gian 60 phút.
Các thông số trong giai đoạn phun sấy bao gồm nhiệt độ khí vào, tốc độ phun dịch và tỷ lệ thông gió được giữ nguyên. Sơ đồ quy trình bào chế với các thông số kỹ thuật và mô tả chi tiết từng giai đoạn trong quy trình bào chế được trình bày ở phụ lục 5.