Trong dược phẩm, tiểu phân nano được định nghĩa là tiểu phân phân tán (particulate dispersion) có kích thước từ 1 nm đến 1 µm.
Tiểu phân nano lipid là tiểu phân nano cấu tạo bởi lớp màng lipid bao quanh lõi lipid ở trạng thái rắn, lỏng hoặc hỗn hợp rắn – lỏng; hoạt chất được hòa tan, ổn định từ hợp chất tween 80 và poloxamer, phân tán trong lipid hoặc gắn kết trên bề mặt tiểu phân.
Phân loại tiểu phân nano, tá dược ổn định polysorbate 80 trong ngành dược
Theo thành phần cấu tạo, tiểu phân nano bao gồm: tiểu phân nano vô cơ, polyme và tiểu phân nano lipid. Ngoài ra, còn có tinh thể nano, là dạng cấu trúc đặc biệt vì không có chất mang. Nghiên cứu tổng hợp các thông tin về tiểu phân nano lipid, chất ổn định tween 80. Đây là tiểu phân được ứng dụng nhiều trong phân phối thuốc nhờ tính tương thích sinh học của tá dược; tween 20, Triethanolamine tea, Polyethylene glycol, span 80….
Một số tiểu phân nano lipid ứng dụng trong bào chế dược phẩm
Micelle
Micelle gồm lipid hoặc các phân tử thân nước khác như polyme hoặc polyamino acid, được hình thành do sự tự sắp xếp của các phân tử có khối lượng phân tử thấp với đầu kỵ nước hướng vào trong tạo thành lipid lớp đơn có lõi thân dầu, kích thước từ 10 – 100 nm. Micelle đảo tạo thành từ sự tự sắp xếp của chất diện hoạt tween 20, tween 80 trong dung môi hữu cơ (đầu kỵ nước hướng ra môi trường).
Liposome
Liposome tạo thành do sự sắp xếp của phospholipid theo trình tự đuôi thân nước hướng vào trong đầu kỵ nước hướng ra ngoài. Vì vậy, lõi liposome chứa chất tan trong nước, đặc biệt là protein và peptid. Màng phospholipid mang hoạt chất thân dầu vì đó là lipid lớp kép. Phospholipid màng có một hoặc nhiều lớp kép của lipid thân nước. Kích thước của liposome từ 20 nm đến vài µm.
Nhũ tương micro (vi nhũ tương, microemulsion, chất nhũ hóa tween 80, tween 20)
Nhũ tương micro có cấu tạo là nhũ tương D/N hoặc N/D, được bào chế từ việc phân tán pha dầu vào pha nước có chất diện hoạt tween polysorbate 80, polysorbate 20. Kích thước của giọt lỏng thường khoảng 100 nm. Nhũ tương micro có thể chứa cả hoạt chất thân nước lẫn thân dầu. Tuy nhiên, tỉ lệ chất diện hoạt tween 20 khác gì tween 80, cần thiết để ổn định nhũ tương micro thường khá cao. Nhũ tương micro không bền khi pha loãng với nước.
Nhũ tương nano (nanoemulsion)
Sự phối hợp hai pha dầu – nước bằng lực khuấy mạnh với sự hiện diện của chất diện hoạt tạo thành nhũ tương nano với kích thước giọt dầu từ 20 – 200 nm. Nhũ tương nano không bền do sự kết tụ tạo thành tiểu phân lớn hơn khi nồng độ chất tan quá bão hòa trong môi trường (Oswald ripening).
Nhũ tương micro và nhũ tương nano đều là hệ phân tán dầu trong nước với tiểu phân phân tán có kích thước nm. Tuy nhiên, nhũ tương micro là hệ bền về nhiệt động học (thermodynamically stable), trong khi đó, nhũ tương nano bền về động lực học (kinetic stability). Trong quá trình bào chế, để thu được nhũ tương nano cần năng lượng cao và lực phân tán mạnh còn nhũ tương micro được tạo thành tại điểm cân bằng nhiệt động học nên cần dùng lượng chất diện hoạt tween 20 và tween 80 với nồng độ cao.
Tiểu phân nano lipid rắn (solid lipid nanoparticles, SLN)
SLN được bào chế bằng cách thay thế thành phần dầu lỏng của nhũ tương D/N bằng một hoặc hỗn hợp lipid rắn. So với nhũ tương nano, SLN kiểm soát sự phóng thích tốt hơn. Tuy nhiên, tỉ lệ chứa hoạt chất của SLN khá thấp do nhiều hoạt chất ít tan trong lipid rắn. Sau khi bào chế, lipid rắn thường ở dạng có mức năng lượng cao (α, β’). Trong quá trình bảo quản, chúng có xu hướng trở về mức năng lượng thấp hơn (dạng β) ở trạng thái kết tinh nên dễ đẩy hoạt chất ra khỏi tiểu phân.
Giá mang lipid cấu trúc nano (naonostructured lipid carriers, NLC)
Với NLC, pha dầu là hỗn hợp lipid rắn – lỏng với tỉ lệ khác nhau nhưng vẫn tạo nên tiểu phân rắn ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ cơ thể. Có 3 dạng NLC. Dạng kết tinh không hoàn toàn (imperfect lipid matrix) có lipid rắn chiếm tỉ lệ cao hơn lipid lỏng. Khi về nhiệt độ phòng sẽ có sự xáo trộn trong cấu trúc, tạo thành các “khoảng trống” chứa hoạt chất (dạng I, Hình 1.2 b). Dạng cấu trúc lipid lỏng/rắn/nước có tỉ lệ lipid lỏng cao hơn lipid rắn. Sự tách pha trong quá trình làm nguội tạo nên các hạt dầu li ti với cấu trúc lipid lỏng/rắn/nước (dạng II, Hình 1.2 c). Dạng vô định hình có tỉ lệ lipid lỏng nhất định nhằm ngăn sự kết tinh hoàn toàn của lipid rắn và giúp chúng tồn tại ở dạng vô định hình (dạng III, Hình 1.2 d).
Ngoài khả năng chứa hoạt chất, NLC còn hạn chế việc đẩy hoạt chất ra khỏi tiểu phân trong quá trình bảo quản. Do pha dầu là hỗn hợp lipid rắn – lỏng nên sau khi về nhiệt độ phòng, lõi của NLC vẫn có những “khoảng trống” nhờ lipid ở dạng vô định hình, vì vậy, hoạt chất vẫn được bao trong lõi tiểu phân.