Nghiên cứu bào chế tiểu phân nano betaglucan và ứng dụng làm chất mang curcumin

TỔNG QUAN

Tổng quan về betaglucan

β-Glucan (betaglucan) là một loại polysaccharide được cấu thành từ các đơn vị D-glucose liên kết với nhau qua liên kết β-glycoside Hợp chất này thường có mặt trong các thực phẩm như yến mạch, lúa mạch, nấm và nấm men.

- Phân loại betaglucan theo nguồn:

Bảng 1.1 Phân loại betaglucan theo nguồn [43]

Mạch chính Mạch nhánh Khả năng tan trong nước

Vi khuẩn curdlan Chuỗi β-1,3 Không Không tan

Nấm Chuỗi β-1,3 Chuỗi β-1,6 ngắn Không tan

Nấm men Chuỗi β-1,3 Chuỗi β-1,6 dài Không tan

Ngũ cốc Chuỗi β-1,3-1,4 Không Tan

Chỉ có dạng polyme của 1,3-betaglucan, với hoặc không có mạch nhánh 1,6-betaglucan, được phát hiện trong thành tế bào của nhiều vi khuẩn, thực vật và nấm men, và chỉ chúng mới thể hiện hoạt tính sinh học điều hòa miễn dịch.

Betaglucan là một polysaccharide đơn giản, có cấu trúc mạch thẳng và không phân nhánh, được tìm thấy trong các hợp chất như callose, curdlan, paramylon và pachyman Các chuỗi (1,3-β-glucosyl có thể được thay thế ở các mức độ khác nhau tại vị trí C(O)6 bằng các chuỗi β-glucose đơn lẻ hoặc các chuỗi β-oligoglucosyl Nhiều dẫn xuất (1,3)-β-glucan đã được tổng hợp thông qua các phương pháp như este hóa, ete hóa hoặc gắn các nhóm thế khác nhau.

Hợp chất không hòa tan (1,3-1,6)-β-glucan có hoạt tính sinh học vượt trội hơn so với (1,3-1,4)-β-glucan, vì nó kích thích trực tiếp đại thực bào, trong khi (1,3-1,4)-β-glucan chỉ điều chỉnh phản ứng của tế bào khi có yếu tố kích thích.

Công thức hóa học của (1,3-1,6)-β-glucan:

Hình 1.1 Công thức hóa học của (1,3-1,6)-β-glucan [56]

- Trọng lượng phân tử: lớn khoảng 240 kDa chứa 3% chuỗi nhánh chứa 1,6-glucan

- Trạng thái: Bột kết tinh màu vàng nhạt

- Độ tan: không tan trong nước và ethanol, tan trong một số dung môi hữu cơ như DMSO, acid formic, không hòa tan ở pH thấp (7 [19]

Curcumin không ổn định ở pH kiềm, trong khi ở môi trường acid, sự phân hủy diễn ra chậm hơn, với khoảng dưới 20% curcumin bị phân hủy trong 1 giờ Khi tiếp xúc với ánh sáng, curcumin sẽ bị phân hủy và chuyển hóa thành vanilin, acid vanillic, aldehyde ferulic và acid ferulic.

1.2.5 Định tính và định lượng

Theo Dược điển Mỹ USP 39, để định tính curcuminoids, có thể sử dụng phương pháp sắc ký lớp mỏng để so sánh vị trí và màu sắc của curcumin, demethoxycurcumin và bisdemethoxycurcumin với mẫu chuẩn, hoặc áp dụng phương pháp HPLC để xác định vị trí các pic sắc ký Đối với việc định lượng hàm lượng curcumin, demethoxycurcumin và bisdemethoxycurcumin trong nguyên liệu curcuminoid và sản phẩm chế biến chứa curcuminoid, phương pháp HPLC là lựa chọn hiệu quả.

Curcumin có thể được định lượng trong các chế phẩm và môi trường thử độ hòa tan thông qua phương pháp quang phổ hấp thụ UV-Vis hoặc HPLC.

Nghiên cứu lâm sàng và tiền lâm sàng đã chỉ ra rằng curcumin có khả năng chống oxy hóa, chống ung bướu và đặc biệt là chống viêm Hơn nữa, curcumin còn thể hiện tiềm năng trong việc hỗ trợ điều trị nhiều bệnh mạn tính, bao gồm ung thư, các bệnh liên quan đến thần kinh, tim mạch và bệnh phổi.

Curcumin có sinh khả dụng đường uống thấp, chỉ khoảng 1%, dẫn đến khả năng hấp thu kém và bị chuyển hóa nhanh chóng Nghiên cứu của Yang và cộng sự cho thấy nồng độ tối đa curcumin trong huyết tương chuột cống sau khi uống liều 500 mg/kg chỉ đạt 0,06±0,01 µg/ml Curcumin trải qua quá trình chuyển hóa qua gan lần đầu và nhanh chóng bị thải trừ dưới dạng liên hợp với glucuronide và sulfat, với khoảng 60-70% curcumin được thải trừ qua phân.

Curcumin có khả năng hấp thu kém từ ruột do độ tan thấp và tốc độ hòa tan chậm, dẫn đến hoạt chất không tan hoàn toàn Bên cạnh đó, curcumin còn bị phân hủy trong môi trường dạ dày - ruột và có tốc độ chuyển hóa cũng như thải trừ nhanh Do đó, sinh khả dụng (SKD) của curcumin thấp, gây hạn chế trong việc sử dụng nó trong điều trị.

Một trong những phương pháp mới để cải thiện sinh khả dụng của curcumin là tạo ra hệ tiểu phân nano chứa curcumin với sự hỗ trợ của betaglucan Betaglucan, một polysaccharide có ái lực mạnh với curcumin, không chỉ có khả năng kích thích miễn dịch mà còn có tính phân cực cao, giúp tăng độ tan trong các dung môi phân cực Sự kết hợp giữa betaglucan và curcumin tạo thành tiểu phân nano nhỏ, không chỉ tăng cường độ tan mà còn nâng cao hiệu quả chống viêm và kích thích miễn dịch cho cơ thể.

Hệ nano betaglucan mang curcumin đã giúp cải thiện được khả năng hòa tan, SKD và tiềm năng ứng dụng trong các dạng bào chế khác nhau [36], [39], [40]

Mặc dù hệ nano betaglucan kết hợp với curcumin có nhiều ưu điểm, nhưng khả năng ứng dụng của nó trong dạng thuốc uống vẫn còn hạn chế do kích thước của các tiểu phân nano.

Sự ổn định thấp của các tiểu phân nano dẫn đến hiện tượng kết tập, làm tăng kích thước của hệ Hơn nữa, quy trình bào chế tiểu phân nano yêu cầu thiết bị phức tạp như máy nghiền bi và thiết bị đồng nhất hóa tốc độ cao, gây khó khăn trong việc mở rộng quy mô sản xuất Để khắc phục những hạn chế này, nhiều nghiên cứu đã được tiến hành nhằm nâng cao độ ổn định, tạo ra hệ đồng nhất hơn, cải thiện khả năng phân tán và áp dụng các kỹ thuật bào chế đơn giản hơn.

Khóa luận tốt nghiệp này tập trung vào việc nghiên cứu và bào chế tiểu phân nano betaglucan mang curcumin, đồng thời đánh giá các đặc tính của hệ thống này Phương pháp nghiền bi và kết tủa thông qua việc thay đổi dung môi được lựa chọn vì tính đơn giản và hiệu quả cao trong việc giảm kích thước tiểu phân.

Các kỹ thuật giảm kích thước tiểu phân theo phương pháp phân tán

1.3.1 Kỹ thuật nghiền bi trong bào chế tiểu phân nano

Nguyên tắc và ứng dụng của phương pháp

- Nghiền bi là phương pháp làm nhỏ kích thước tiểu phân nhờ năng lượng va chạm và ma sát sinh ra trong quá trình nghiền

- Có thể nghiền khô hoặc nghiền ướt tùy theo bản chất dược chất và mục đích bào chế:

Phương pháp nghiền khô được áp dụng cho các dược chất có cấu trúc bền và khả năng chịu nhiệt tốt, thường được sử dụng khi cần thu được dược chất dưới dạng bột khô Các dược chất này thường được nghiền thành dạng bột siêu mịn.

Phương pháp nghiền ướt được ưa chuộng hơn nghiền khô do giảm thiểu tác động của nhiệt và thời gian nghiền lên dược chất, đồng thời tạo ra dạng bào chế trực tiếp Môi trường nghiền thường là nước tinh khiết, nhưng đối với các dược chất không bền trong nước, có thể sử dụng các dung môi khác như dầu, PEG hoặc triglycerid Trong quá trình nghiền nano, nước giúp ổn định trạng thái tinh thể, mặc dù có thể thay đổi trạng thái kết tinh Sau khi nghiền, hỗn dịch có thể được đưa qua máy đồng nhất hóa để đạt được kích thước hạt đồng nhất Để ngăn ngừa sinh nhiệt, máy nghiền thường được trang bị bộ phận làm lạnh bên ngoài.

Máy nghiền bi là thiết bị có buồng rỗng để chứa bi, với bi được chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác nhau như ceramic, agate, silicon nitride, zirconia, thép Cr-Ni và nhựa.

Trong quá trình nghiền polyamid, nguyên liệu được đưa vào buồng chứa bi và quay, rung với tần số nhất định, tạo ra va chạm giữa nguyên liệu, bi và thành buồng Lực phá vỡ chủ yếu đến từ tương tác giữa các tiểu phân dược chất, và cả giữa các hạt với thiết bị trong kỹ thuật nghiền bi và đồng nhất hóa áp lực cao Chuyển động của buồng chứa bi khiến các viên bi va chạm với nhau và với thành buồng, từ đó làm giảm kích thước tiểu phân dược chất Mức độ giảm kích thước phụ thuộc vào số lượng và cường độ va chạm giữa nguyên liệu và bi.

Các yếu tố của quá trình nghiền ảnh hưởng đến đặc tính hệ tiểu phân dược chất

Các yếu tố của thiết bị có ảnh hưởng lớn đến đặc tính hệ tiểu phân của dược chất sau khi nghiền, bao gồm kích thước và số lượng bi, độ cứng của bi, cũng như tốc độ và thời gian nghiền.

Mỗi loại DC có kích thước bi phù hợp để đạt hiệu quả tối ưu trong quá trình nghiền Thông thường, các tiểu phân nhỏ nhất được nghiền bằng những viên bi có kích thước nhỏ hơn, điều này được giải thích qua phương trình năng lượng va chạm.

𝐸𝑤 là năng lượng va chạm

M là khối lượng nguyên liệu, m là khối lượng bi, v là tốc độ tương đối giữa bi và nguyên liệu, còn j là số lần va chạm giữa bi và các tiểu phân trong nguyên liệu.

Kích thước bi nhỏ dẫn đến tổng diện tích tiếp xúc bề mặt lớn, từ đó tăng số lần va chạm và tạo ra các tiểu phân nhỏ hơn Tuy nhiên, kích thước bi cũng tỷ lệ với khối lượng, do đó nếu bi quá nhỏ, năng lượng va chạm sẽ không đủ để nghiền nguyên liệu hiệu quả.

Trong quá trình nghiền, lượng bi trong buồng chứa đóng vai trò quan trọng, thường chiếm khoảng 25-50% thể tích Nếu lượng bi quá ít, tần suất va chạm giữa các viên bi và với thành bình sẽ giảm, dẫn đến hiệu suất nghiền kém Ngược lại, nếu lượng bi quá nhiều, chuyển động của chúng sẽ bị hạn chế, làm giảm năng lượng va chạm và ảnh hưởng đến quá trình nghiền.

- Về độ cứng của bi: Bi càng cứng, năng lượng va chạm càng cao, KTTP thu được càng nhỏ [26]

- Về tốc độ quay của máy nghiền: Tốc độ nghiền tỷ lệ thuận với tốc độ va chạm của bi và tiểu phân trong nguyên liệu

Khi di chuyển ở tốc độ thấp, lực ma sát giúp các viên bi nâng lên và trượt xuống dưới tác động của trọng lực Quá trình này diễn ra liên tục, khiến cho chuyển động của viên bi trở nên hạn chế, do đó kích thước của chúng giảm rất ít.

Khi hoạt động ở tốc độ cao, các viên bi sẽ bị lực ly tâm tác động, khiến chúng dính vào thành máy mà không tạo ra va chạm, từ đó không làm giảm kích thước của tiểu phân.

Khi hoạt động ở tốc độ vừa phải, các viên bi sẽ được nâng lên cao và rơi xuống, tạo ra những va chạm mạnh mẽ Tốc độ tối ưu của quá trình quay phụ thuộc vào đường kính của máy xay.

Thời gian nghiền đóng vai trò quan trọng trong việc xác định kích thước tiểu phân, với một khoảng thời gian nhất định, kích thước hạt sẽ đạt đến trạng thái cân bằng Nếu tiếp tục nghiền, kích thước không chỉ không giảm mà còn có thể tăng lên Thời gian nghiền kéo dài giúp tăng cường sự va chạm giữa dược chất và bi, nhưng cũng có thể làm tăng nhiệt độ trong buồng nghiền, gây vấn đề cho các nguyên liệu có nhiệt độ nóng chảy thấp như ibuprofen Hơn nữa, quá trình nghiền kéo dài có thể làm nóng thiết bị, ảnh hưởng đến độ ổn định của dược chất và gây ra sự mài mòn, dẫn đến lẫn tạp chất vào thuốc Nếu thời gian nghiền quá lâu, hiện tượng quá nhiệt có thể xảy ra, làm bay hơi nước trong quá trình nghiền ướt và dẫn đến kết tụ các tiểu phân nhỏ đã được nghiền trước đó.

Tỷ lệ dược chất so với thiết bị là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến kích thước tiểu phân của dược chất, thường chiếm khoảng 15% - 30% thể tích thiết bị Nếu tỷ lệ này quá cao, sẽ giảm khả năng tiếp xúc của nguyên liệu với bi và tăng khả năng kết tụ, dẫn đến dược chất không được nghiền nhỏ.

Để đạt được kích thước và hình dạng mong muốn trong quá trình nghiền, nhiều yếu tố cần được xem xét như thời gian nghiền bi, tần số nghiền bi, nhiệt độ buồng nghiền, kích thước và số lượng bi, cũng như tỉ lệ dược chất so với buồng nghiền Do đó, việc khảo sát các thông số này là rất cần thiết để lựa chọn quy trình tối ưu, nhằm đảm bảo đặc tính và chất lượng sản phẩm tốt nhất.

1.3.2 Kỹ thuật đồng nhất hóa mẫu áp lực cao

Một số nghiên cứu về betaglucan và nghiên cứu bào chế tiểu phân nano betaglucan

Bảng 1.2 Một số nghiên cứu về betaglucan và nghiên cứu bào chế nano betaglucan mang curcumin

STT Tên nghiên cứu Kết quả đạt được TLTK

1 Bao các thuốc hòa tan kém bằng glucan để tăng cường khả năng chống viêm in vitro

Các nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp curcumin với betaglucan có thể tăng cường đáng kể tác dụng sinh học của curcumin, mở ra tiềm năng ứng dụng trong điều trị các bệnh viêm.

2 Sử dụng glucan làm chất mang để tăng cường khả năng chống viêm tự nhiên của curcumin và diplacone, đánh giá bằng mô hình ex vivo

Nghiên cứu cho thấy betaglucan là một chất vận chuyển thuốc hiệu quả, giúp cung cấp các hợp chất chống viêm tự nhiên như curcumin và diplacone Việc kết hợp các hợp chất này vào betaglucan nhằm nâng cao sinh khả dụng và khả năng hòa tan trong nước của chúng.

3 Bao các thuốc hòa tan kém trong các hạt men glucan bằng cách phun sấy giúp cải thiện khả năng phân tán và hòa tan

Các loại thuốc hòa tan kém như curcumin và ibuprofen đã được thành công trong việc mang vào các hạt beta-glucan từ nấm men thông qua phương pháp phun sấy, với kích thước hạt từ 2-5 micromet.

4 Tổng hợp các hạt nano betaglucan để vận chuyển

Các tiểu phân nano betaglucan được chế tạo bằng axit Trifluoroacetic (TFA) với nồng độ khác nhau nhằm phân cắt chuỗi polysaccharide betaglucan thành các chuỗi có trọng lượng phân tử thấp TFA sau đó được loại bỏ qua quá trình thẩm tách kéo dài 3 ngày, tạo ra các tiểu phân nano có kích thước tối thiểu là 250nm.

5 An toàn khi thiết kế quy trình bào chế hạt nano betaglucan: ảnh hưởng của kích thước đến độc tính miễn dịch

Chúng tôi đã bào chế thành công hai mẫu tiểu phân nano betaglucan với kích thước lần lượt là 129,7 ± 2,5 nm và 355,4 ± 41,0 nm Mẫu có kích thước 130 nm cho thấy khả năng giảm tế bào PBMCs cao hơn, đồng thời cũng thể hiện khả năng tồn tại tốt hơn trong đại thực bào và tạo ra ROS nhiều hơn so với mẫu lớn hơn.

Mẫu kích thước 355 nm có khả năng gây tiết cytokine viêm như IL-6 và TNF-α, có thể do sự nhận dạng của dectin-1 Ngoài ra, mẫu này còn có tác dụng điều hòa miễn dịch mạnh mẽ hơn nhờ khả năng kích thích sản xuất NO và IL-1β.

130 nm lại ức chế sản xuất NO

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nguyên vật liệu và thiết bị

Các nguyên liệu và hóa chất chính được trình bày ở bảng 2.1

Bảng 2.1 Nguyên vật liệu sử dụng trong nghiên cứu

STT Tên nguyên liệu Nguồn gốc Tiêu chuẩn

3 Methanol Merck/Đức Tinh khiết HPLC

5 Natri hydroxid Trung Quốc DĐVN V

6 Dimethyl sulfoxide Trung Quốc DĐVN V

7 Acid hydrocloric Trung Quốc DĐVN V

8 Natri tripolyphosphat Trung Quốc TCNSX

9 Acid acetic Trung Quốc DĐVN V

12 Nước tinh khiết Việt Nam DĐVN V

Bảng 2.2 Các thiết bị sử dụng trong nghiên cứu

STT Thiết bị Xuất xứ

1 Máy nghiền bi Retsch MM200 Đức

2 Máy khuấy từ IKA RH B1, 415W Đức

3 Máy đo kích thước tiểu phân và xác định phân bố kích thước tiểu phân Zetasizer Nano ZS90 Malvern

4 Máy quang phổ UV-VIS HITACHI U – 1800 Nhật

5 Thiết bị đồng nhất hóa nhờ lực phân cắt lớn Unidrive X1000 Mỹ

6 Cân kỹ thuật Sartorius TE3102S Đức

7 Cân phân tích Sartorius BP121S Đức

8 Tủ sấy tĩnh Memmert Đức

9 Máy ly tâm Hermle Z200A Đức

10 Bể siêu âm WiseClean Đức

11 Máy quang phổ hồng ngoại JASCO FT/IR – 6700 Nhật

12 Máy DSC METTLER TOLEDO Mỹ

Nội dung nghiên cứu

 Nghiên cứu tiền công thức của betaglucan và curcumin

 Nghiên cứu bào chế tiểu phân nano betaglucan và betaglucan mang curcumin

 Đánh giá một số đặc tính của tiểu phân nano betaglucan mang curcumin tạo thành.

Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp định lượng curcumin bằng quang phổ hấp thụ UV-Vis

Để chuẩn bị dung dịch mẫu chuẩn, cân chính xác khoảng 10,0 mg curcumin và hòa tan trong 30 ml MeOH, sau đó chuyển vào bình định mức 100,0 ml Thêm MeOH vừa đủ đến vạch và lắc kỹ để thu được dung dịch chuẩn gốc có nồng độ 100 µg/ml Tiến hành pha loãng dung dịch chuẩn gốc 20 lần để tạo ra dung dịch chuẩn có nồng độ 5 µg/ml.

Tiến hành quét phổ dung dịch curcumin chuẩn 5 µg/ml trong khoảng bước sóng từ 260 đến 600 nm để xác định bước sóng hấp thụ cực đại Mẫu trắng sử dụng là methanol (MeOH), được dùng làm dung môi pha loãng.

Từ dung dịch chuẩn gốc, tiến hành pha loãng để tạo ra các dung dịch có nồng độ 1, 2, 2,5, 3, 4, 5 và 6 µg/ml Đo độ hấp thụ của các dung dịch này tại bước sóng đã chọn, sử dụng dung môi pha loãng làm mẫu trắng Dựa trên dữ liệu thu được, xây dựng đường chuẩn để thể hiện mối tương quan giữa độ hấp thụ và nồng độ curcumin trong môi trường MeOH.

Để chuẩn bị dung dịch mẫu chuẩn, cần cân chính xác khoảng 10,0 mg curcumin và hòa tan trong 10 ml MeOH sắc ký Sau đó, chuyển dung dịch vào bình định mức 100,0 ml và thêm dung dịch 1% Tween 80 vừa đủ tới vạch Lắc kỹ để thu được dung dịch chuẩn gốc có nồng độ 100 µg/ml Tiếp theo, pha loãng dung dịch chuẩn gốc 25 lần để có dung dịch chuẩn với nồng độ mong muốn.

Tiến hành quét phổ dung dịch curcumin chuẩn 4 µg/ml trong khoảng bước sóng từ 260 đến 600 nm nhằm xác định bước sóng hấp thụ cực đại Mẫu trắng sử dụng Tween 1% làm dung môi pha loãng.

Pha loãng dung dịch chuẩn gốc thành các dung dịch có nồng độ curcumin lần lượt là 1; 2; 3; 4; 5 và 6 àg/ml Tiến hành đo độ hấp thụ của các dung dịch này tại bước sóng đã chọn, sử dụng dung môi pha loãng làm mẫu trắng Từ đó, xây dựng đường chuẩn để biểu diễn mối tương quan giữa độ hấp thụ và nồng độ curcumin trong môi trường Tween 1%.

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu tiền công thức Đánh giá khả năng hòa tan của curcumin trong các môi trường khác nhau

Mức độ và tốc độ hòa tan của curcumin trong nguyên liệu được xác định bằng phép thử độ hòa tan với các điều kiện cụ thể như sau:

- Thiết bị: máy lắc điều nhiệt, tốc độ lắc 120 vòng/phút

- Môi trường hòa tan: Nước chứa Tween 80 với các nồng độ khác nhau

- Khối lượng mẫu thử: khoảng 7 mg curcumin nguyên liệu

Để tiến hành thí nghiệm, hãy cho mẫu thử vào các lọ thủy tinh có dung tích 25 ml, sau đó thêm các môi trường thử sao cho tổng dịch trong mỗi lọ đạt 15 ml Cuối cùng, đặt các lọ vào bể lắc điều nhiệt và điều chỉnh tốc độ lắc phù hợp.

Quá trình thực hiện bao gồm việc quay ở tốc độ 120 vòng/phút Sau các khoảng thời gian 5, 15, 30, 60 và 120 phút, lấy 1 ml dung dịch thử và lọc qua màng lọc 0,2 µm Tiếp theo, tiến hành pha loãng dung dịch thử đến nồng độ phù hợp bằng môi trường thử hòa tan Cuối cùng, định lượng curcumin trong dịch thu được bằng quang phổ UV-Vis, sử dụng mẫu trắng là môi trường thử đã chuẩn bị.

Chuẩn bị mẫu trắng và mẫu thử tương tự mục 2.3.1.2 Tính toán kết quả bằng cách so sánh độ hấp thụ của mẫu thử và mẫu chuẩn:

𝐴 0 × 𝐶 0 Trong đú Ct, Co lần lượt là nồng độ dung dịch thử và chuẩn (àg/ml)

At, Ao là độ hấp thụ của dung dịch thử và dung dịch chuẩn

Lượng curcumin đã hòa tan tại thời điểm t được tính theo công thức:

Trong đó: mt: lượng curcumin đã hòa tan tại thời điểm lấy mẫu t (mg) với t = 1÷5 tương ứng với 5 thời điểm 5, 15, 30, 60 và 120 phút

At: mật độ quang của dung dịch thử tại thời điểm lấy mẫu t

Ac: mật độ quang của dung dịch chuẩn

D: độ pha loãng của mẫu thử khi đo quang

Vt: thể tích mẫu lấy ra tại thời điểm t (ml)

Vmt: thể tích môi trường thử (ml) mc: khối lượng hoạt chất trong mẫu chuẩn (mg) t: thời điểm lấy mẫu có giá trị 5, 15, 30, 60, 120 phút

Tỷ lệ hoạt chất đã hòa tan tại thời điểm t được tính theo công thức:

Trong đó Xt là tỷ lệ % hoạt chất hòa tan tại thời điểm t; mt là lượng curcumin đã hòa tan tại thời điểm t

Mỗi mẫu được tiến hành 3 lần và lấy kết quả trung bình

Nghiên cứu tiền công thức của betaglucan

Tiến hành thử khả năng tan của betaglucan trong các môi trường khác nhau:

Để tiến hành thí nghiệm, đầu tiên lấy các ống nghiệm và cho vào mỗi ống khoảng 3 mg bột betaglucan Tiếp theo, lần lượt thêm vào mỗi ống nghiệm từ 1 đến 4 ml dung dịch đệm, dung môi và dung dịch NaOH Cuối cùng, quan sát và so sánh khả năng tan của các mẫu với mẫu trắng cũng như giữa các mẫu với nhau.

• Trong các pH khác nhau: đệm pH 1,2; đệm pH 4,0; nước; dung dịch NaOH pH 13,5, pH 10 và pH 8

• Trong các dung môi khác nhau: EtOH, MeOH, DMSO, NaTPP 0,15%, Tween 1%, Tween 5%

Phương pháp giảm kích thước tiểu phân betaglucan bằng thiết bị nghiền bi

Phân tán 20,0 mg bột betaglucan vào 2 ml dung dịch NaOH 2% và khuấy liên tục ở 60°C trong 1 giờ Sau đó, sử dụng micropipet để nhỏ từ từ 4 ml dung dịch CH3COOH 1% vào hỗn hợp, thực hiện quá trình này trong bể siêu âm Cuối cùng, tiến hành nghiền ướt hỗn dịch đã chuẩn bị.

Thiết bị nghiền bi Retsch MM200 sử dụng 21 bi zicorni oxyd với tổng khối lượng 20 g Quá trình nghiền diễn ra ở tần số 30 Hz, với đường kính bi là 0.65 mm Nghiền liên tục trong 1 tiếng, nghỉ 5 phút sau mỗi 15 phút để tránh quá nhiệt cho thiết bị.

Hỗn dịch sau khi nghiền được ổn định với 2 ml dung dịch NaTPP 0.15% trên thiết bị khuấy từ ở nhiệt độ phòng trong 30 phút

Phương pháp bào chế hệ tiểu phân nano betaglucan mang curcumin

Phân tán 20,0 mg bột betaglucan vào 2 ml dung dịch NaOH 2% và khuấy liên tục ở 60°C trong 1 giờ Sau đó, từ từ thêm vào 4 ml dung dịch CH3COOH 1% và điều chỉnh pH về 6 bằng dung dịch HCl 0,1N Tiếp theo, thêm curcumin đã hòa tan trong DMSO 2,5% và tiến hành siêu âm Nghiền ướt hỗn dịch với bi zicorni oxyd (20 g) trong thiết bị nghiền bi Retsch MM200, với tần số 30 Hz và đường kính bi 0.65 mm Thời gian nghiền là 1 giờ, nghỉ 5 phút sau mỗi 15 phút để tránh quá nhiệt cho thiết bị.

Hỗn dịch sau khi nghiền được ổn định bằng cách sử dụng 2 ml dung dịch NaTPP 0.15% Quá trình này được thực hiện trên thiết bị đồng nhất hóa mẫu Unidrive X1000 Homogenizer Drive, với tốc độ 10,000 vòng/phút trong thời gian 5 phút.

2.3.4 Phương pháp đánh giá các đặc tính của tiểu phân nano Đánh giá kích thước và phân bố kích thước tiểu phân bằng thiết bị Zetasizer Nano ZS90

Tiểu phân nano sau khi được bào chế sẽ được phân tán vào nước cất hai lần, đảm bảo chỉ số đếm (count rates) nằm trong khoảng 200 – 400 kcps Mẫu sẽ được đo trên thiết bị Zetasizer Nano ZS90 Đối với tiểu phân nano betaglucan, chỉ số khúc xạ (RI) là 1,500, trong khi mẫu nano betaglucan mang curcumin có chỉ số RI là 1,42 và sử dụng cuvet nhựa.

Quét nhiệt lượng vi sai (DSC)

Phương pháp quét nhiệt vi sai (DSC) cho phép xác định nhiệt chuyển pha của mẫu bằng cách đo dòng nhiệt tỏa ra hoặc thu vào từ mẫu khi được đốt nóng với các tốc độ quét nhiệt khác nhau Để thực hiện, cần cân khoảng 3 – 10 mg mẫu vào đĩa nhôm.

THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

Thẩm định khoảng tuyến tính của phương pháp định lượng curcumin bằng quang phổ hấp thụ UV-Vis

Phương pháp quang phổ hấp thụ UV – VIS là công cụ quan trọng để định lượng curcumin trong các mẫu thử, hỗ trợ nghiên cứu công thức và kiểm tra độ hòa tan của hoạt chất.

3.1.1 Phổ hấp thụ UV-Vis của curcumin

Dung dịch curcumin chuẩn có nồng độ 4 µg/ml được phân tích trong dung môi MeOH và dung dịch nước chứa 1% Tween 80, trong khoảng bước sóng từ 260 đến 600 nm Kết quả cho thấy curcumin có đỉnh hấp thụ cực đại tại 426 nm Ở bước sóng này, độ hấp thụ của betaglucan và Tween 80 là không đáng kể, do đó 426 nm được chọn để xác định hàm lượng curcumin trong các mẫu nghiên cứu bằng phương pháp quang phổ hấp thụ UV-Vis.

Đo độ hấp thụ quang của các dung dịch chuẩn curcumin với nồng độ từ 1-6 µg/ml được thực hiện trong môi trường MeOH và dung dịch 1% Tween 80, sử dụng bước sóng 426 nm Kết quả cho thấy mối tương quan rõ ràng giữa nồng độ curcumin và độ hấp thụ, được thể hiện qua đồ thị trong hình 3.1 và 3.2.

Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn mối tương quan tuyến tính giữa độ hấp thụ và nồng độ curcumin trong môi trường MeOH

Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn mối tương quan tuyến tính giữa độ hấp thụ và nồng độ curcumin trong môi trường nước có chứa 1% Tween 80

Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng có sự phụ thuộc tuyến tính mạnh mẽ giữa độ hấp thụ và nồng độ curcumin trong khoảng nồng độ đã khảo sát, với hệ số tương quan r² đạt trên 0,99 (cụ thể là 0,9999), mô tả bằng phương trình y = 0.1463x + 0.0111.

Nồng độ curcumin (àg/ml) Đồ thị đường chuẩn trong môi trường MeOH y = 0.147x - 0.0053 R² = 0.9993

Nồng độ (àg/ml) Đồ thị đường chuẩn trong dung dịch nước chứa 1% Tween

0,9993) Như vậy có thể sử dụng phương pháp quang phổ hấp thụ UV-Vis để định lượng curcumin trong nguyên liệu và hỗn dịch nano.

Nghiên cứu tiền công thức

3.2.1 Đánh giá khả năng hòa tan của curcumin trong các môi trường khác nhau

Curcumin thuộc nhóm IV trong hệ thống phân loại sinh dược học, do đó, khả năng hòa tan của nó là yếu tố hạn chế quá trình hấp thu Vì curcumin khó phân tán và dễ bị kết tụ trong nước, chất diện hoạt Tween 80 được thêm vào môi trường thử với các nồng độ khác nhau để cải thiện tình hình Tween 80 không chỉ đảm bảo điều kiện “sink” mà còn ngăn ngừa sự bám dính của tiểu phân Thêm vào đó, chất này còn giúp tăng cường thấm cho tiểu phân curcumin trong giai đoạn đầu của phép thử hòa tan, từ đó giảm thiểu sai số do tiểu phân chưa hòa tan vào môi trường Độ hòa tan của curcumin trong nước với các nồng độ Tween 80 0,05%; 0,2%; 0,5%; và 1% được thể hiện rõ trong hình 3.3.

Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn phần trăm hoà tan của curcumin trong môi trường nước chứa Tween 80 với các nồng độ khác nhau

Trong nghiên cứu thử độ hòa tan của curcumin, môi trường nước chứa 1% Tween 80 được chọn vì curcumin có độ hòa tan cao nhất trong điều kiện này.

3.2.2 Nghiên cứu tiền công thức của betaglucan

Sau khi thử nghiệm khả năng tan của betaglucan trong các môi trường pH và dung môi khác nhau theo quy trình tại mục 2.3.2.1, kết quả được trình bày trong bảng 3.1 và 3.2.

 Trong các dung dịch đệm và các dung dịch NaOH pH khác nhau:

Bảng 3.1 Khả năng tan của betaglucan trong các môi trường pH khác nhau

Thể tích Đệm HCl pH 1,2 Đệm amoni pH 4,0

Betaglucan không tan hoàn toàn trong các môi trường pH khác nhau, dẫn đến sự hình thành các tiểu phân trong hỗn dịch gel Sự khác biệt giữa các dung dịch NaOH ở pH 8 và pH 10 là không đáng kể, trong khi chỉ ở môi trường NaOH pH 13,5, betaglucan mới bắt đầu tan một phần.

 Trong các dung môi khác

Bảng 3.2 Khả năng tan của betaglucan trong các dung môi khác nhau

Thể tích EtOH MeOH NaTPP DMSO Tween

Trong đó: “-”: không tan hoàn toàn

“+”: tan một phần “++”: tan nhiều “+++”: tan hoàn toàn

Trong các dung môi như NaTPP, EtOH và MeOH, betaglucan hầu như không tan Tuy nhiên, khi sử dụng dung dịch Tween 5%, betaglucan có thể tan một phần khi thể tích Tween 5% được tăng lên tới 4 ml.

• Trong dung môi DMSO, betaglucan có khả năng tan tốt nhất Khi tăng thể tích DMSO thì khả năng tan của betaglucan tăng dần

Beta-1,3-glucan trong Saccharomyces cerevisiae là một polysaccharid có trọng lượng phân tử lớn, được cấu tạo từ các liên kết 1,3-glycosid và mạch nhánh 1,6-glycosid dài, khiến nó khó tan trong các dung môi thông thường Chất này chỉ có thể tan trong dung dịch NaOH hoặc DMSO khi có nhiệt độ cao, giúp phân tách chuỗi xoắn ba thành xoắn đơn, sau đó tiếp tục được phân tách thành các phân tử có trọng lượng thấp hơn bằng acid.

Kết luận, betaglucan có khả năng tan tốt nhất trong môi trường NaOH 2% (pH 5) và dung môi DMSO Tuy nhiên, dung môi NaOH là lựa chọn ưu việt cho quá trình giảm kích thước betaglucan do dễ tách ra khỏi hệ tiểu phân và an toàn hơn so với dung môi hữu cơ DMSO.

Nghiên cứu bào chế tiểu phân nano betaglucan trên thiết bị nghiền bi

Betaglucan là polysaccharide có tiềm năng lớn trong ngành dược phẩm, không chỉ vì khả năng phân phối thuốc mà còn vì tác dụng dược lý như kích thích miễn dịch, tăng cường khả năng chống viêm và hỗ trợ tổng hợp kháng thể kháng ung thư tự nhiên Mục tiêu của nghiên cứu là bào chế tiểu phân nano betaglucan mang curcumin, đồng thời tạo ra tiểu phân nano betaglucan, giúp đơn giản hóa quy trình, tiết kiệm nguyên liệu và phát triển hai hệ nano tiềm năng cùng lúc.

3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố về công thức Ảnh hưởng của lượng betaglucan

Các mẫu được chế tạo theo quy trình ở mục 2.3.3.1 với tỷ lệ betaglucan/NaOH lần lượt là 10, 15, 20 mg/ml Kết quả xác định KTTP và PDI được trình bày trong hình 3.4.

Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của lượng betaglucan tới KTTP và PDI

Kết quả từ hình 3.4 cho thấy tỷ lệ betaglucan trên thể tích dung môi ảnh hưởng đáng kể đến kích thước tiểu phân Cụ thể, ở nồng độ betaglucan/NaOH 10 mg/ml, kích thước tiểu phân nhỏ hơn 500 nm; tuy nhiên, khi nồng độ tăng lên, kích thước tiểu phân cũng tăng theo.

Kết luận nghiên cứu cho thấy nồng độ betaglucan/NaOH tối ưu là 10 mg/ml, từ đó tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các thông số tiếp theo, bao gồm sự hiện diện và lượng CH3COOH.

Khảo sát sự hiện diện và các thể tích khác nhau của CH3COOH 1% (tt/tt) được thực hiện dựa trên các thông số đánh giá kích thước và PDI Kết quả khảo sát được trình bày trong bảng 3.5.

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của lượng CH 3 COOH 1% đến KTTP và PDI (n=3, TB ± ĐLC)

Lượng NaOH (ml) Thể tích CH3COOH (ml) KTTP (nm) PDI

Tỷ lệ betaglucan/NaOH (mg/ml)

Dựa vào bảng 3.5, có thể thấy rằng sự hiện diện của CH3COOH làm giảm kích thước của hệ thống, và mức độ giảm này tỷ lệ thuận với thể tích của CH3COOH Kết quả này chứng minh rằng CH3COOH đóng vai trò quan trọng trong việc cắt các mạch nhánh của chuỗi 1,6-β-glucan Khi phối hợp từ từ dung dịch betaglucan/NaOH vào CH3COOH, các chuỗi ngắn hơn được tạo ra, dẫn đến việc giảm kích thước tiểu phân.

Khi tăng thể tích CH3COOH từ 4 ml lên 5 ml, sự khác biệt không đáng kể Do đó, để thuận tiện trong việc loại bỏ dung môi, chúng tôi chọn tỷ lệ thể tích CH3COOH/NaOH là 2 cho các nghiên cứu tiếp theo Nồng độ CH3COOH có ảnh hưởng quan trọng trong quá trình nghiên cứu.

Nồng độ CH3COOH đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến KTTPTB Để đánh giá tác động của nồng độ này, cần tiến hành khảo sát quy trình bào chế với lượng CH3COOH phù hợp.

CH3COOH dùng là 4 ml, thay đổi nồng độ CH3COOH lần lượt là 0,5; 1; 2 và 5% Kết quả thu được như bảng 3.6

Bảng 3.4 KTTP và PDI của các mẫu có nồng độ CH 3 COOH khác nhau (n=3, TB ± ĐLC)

Kết quả từ bảng 3.6 chỉ ra sự khác biệt rõ rệt về kích thước hạt của mẫu hỗn dịch khi sử dụng nồng độ CH3COOH 1% so với các nồng độ khác Cụ thể, khi nồng độ CH3COOH tăng từ 0,5% lên 1%, cả kích thước hạt và chỉ số phân tán (PDI) đều giảm Tuy nhiên, khi nồng độ CH3COOH tiếp tục tăng lên 2%, kích thước hạt lại tăng, và đặc biệt khi đạt 5%, kích thước hạt trở nên rất lớn trong vùng vi mô Điều này có thể do tỷ lệ thể tích CH3COOH không phù hợp.

CH3COOH vừa đủ để phân cắt chuỗi betaglucan còn khi tăng nồng độ CH3COOH nhưng thể tích vẫn giữ nguyên

32 Ảnh hưởng của lượng NaTPP

Hỗn dịch nano có tính ổn định nhiệt động học kém, do đó hệ tiểu phân nano có xu hướng giảm năng lượng bề mặt bằng cách kết tụ hoặc hòa tan và kết tinh lại thành các tiểu phân lớn hơn qua quá trình kết tụ Ostwald Để cải thiện độ ổn định của hệ nano, việc bổ sung chất ổn định là rất cần thiết.

Natri tripolyphosphat (NaTPP), với công thức hóa học Na5P3O10, là một hợp chất vô cơ và là muối natri của polyphosphate, có vai trò quan trọng trong việc hình thành và ổn định các hạt nano Nghiên cứu sử dụng quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) đã xác nhận sự liên kết giữa các nhóm phosphoric của TPP và nhóm OH của β-d-glucan trong các hạt nano Do đó, NaTPP được lựa chọn làm chất ổn định cho hệ nano trong khóa luận.

Tiến hành khảo sát bằng cách giữ nguyên lượng betaglucan, thể tích NaOH và CH3COOH đã xác định tỷ lệ tối ưu, đồng thời thay đổi thể tích NaTPP để tìm ra lượng chất ổn định phù hợp cho nghiên cứu.

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của lượng chất ổn định tới KTTP và PDI (n=3, TB ± ĐLC)

Lượng NaTPP 2 ml cho thấy kích thước nhỏ nhất và PDI thấp nhất, trong khi khi thể tích tăng, kích thước và hệ số đa phân tán cũng gia tăng, nhưng sự khác biệt không đáng kể Để dễ dàng loại bỏ dung môi khỏi hệ nano khi rắn hóa, tỷ lệ thể tích NaTPP/NaOH được chọn là 1 Ảnh hưởng của các chất ổn định khác nhau cũng cần được xem xét.

Tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các loại chất ổn định khác nhau là dung dịch nước có chứa 0,15% NaTPP, Tween, NaLS, NaCl

Lượng NaOH (ml) Lượng NaTPP (ml) KTTP (nm) PDI

Bảng 3.6 KTTP và PDI của các mẫu thay đổi chất diện hoạt khác nhau (n=3, TB ± ĐLC)

Loại chất DH Nồng độ chất diện hoạt (%) KTTP (nm) PDI

Kết quả từ bảng 3.9 cho thấy dung dịch NaTPP 0,15% trong nước tạo ra tiểu phân betaglucan với kích thước và PDI thấp nhất khi sử dụng cùng một lượng chất ổn định và chất diện hoạt Như đã nêu trong phần 3.3.1.4, các nhóm phosphoric của NaTPP tạo liên kết chéo với OH của betaglucan, giúp ổn định năng lượng bề mặt và kích thước tiểu phân Mặc dù Tween 80 và NaCl cũng duy trì ổn định kích thước tiểu phân sau 30 phút khuấy từ, nhưng kích thước tiểu phân vẫn vượt quá 500 nm, lớn hơn nhiều so với khi sử dụng NaTPP Do đó, lựa chọn chất ổn định tối ưu là dung dịch NaTPP 0,15% trong nước.

Như vậy sau khi khảo sát ảnh hưởng của các thông số về công thức, lựa chọn các thành phần và tỷ lệ tối ưu như bảng sau:

Bảng 3.7 Thành phần và tỷ lệ tối ưu

Thành phần Lượng Vai trò

NaOH 2% (kl/tt) 2 ml Dung môi

CH3COOH 1% (tt/tt) 4 ml Dung môi

NaTPP 0,15% (kl/tt) 2 ml được sử dụng làm chất ổn định trong quá trình hoàn thiện bào chế nano betaglucan Các thí nghiệm khảo sát sẽ tiếp tục được thực hiện để đánh giá các thông số trọng yếu, nhằm lựa chọn điều kiện tối ưu nhất cho quy trình bào chế hỗn dịch nano betaglucan.

Nghiên cứu quy trình bào chế tiểu phân nano betaglucan mang curcumin và đánh giá một số đặc tính của hệ tiểu phân nano

Sau khi tối ưu hóa quy trình giảm kích thước tiểu phân betaglucan, curcumin được phối hợp vào hệ nano, biến betaglucan thành một polyme mang curcumin Betaglucan, một polysaccharide có ái lực mạnh với curcumin và khả năng kích thích miễn dịch cao, cho phép hòa tan tốt hơn trong các dung môi phân cực Sự kết hợp này tạo ra các tiểu phân nano nhỏ, không chỉ tăng độ tan mà còn nâng cao tác dụng chống viêm và kích thích miễn dịch Khóa luận cố định các điều kiện tối ưu và chỉ thay đổi tỷ lệ curcumin so với betaglucan, tiến hành quy trình tương tự để đánh giá các đặc tính của hệ nano polyme.

3.4.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ hoạt chất đến KTTPTB và PDI

Tỷ lệ curcumin/betaglucan đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến khả năng tối ưu hóa của hệ nano betaglucan chứa curcumin Do đó, các mẫu hỗn dịch nano cần được bào chế theo quy trình cụ thể để đạt hiệu quả cao nhất.

Trong nghiên cứu, tỷ lệ curcumin so với betaglucan được thay đổi lần lượt là 0,4:1, 0,8:1 và 1:1, theo mô tả tại mục 2.3.3.2 Kết quả đánh giá KTTPTB và PDI được thực hiện trên thiết bị Zetasizer Nano ZS90 và được trình bày trong bảng 3.13.

Bảng 3.9 KTTP và PDI của các mẫu nano betaglucan mang curcumin có tỷ lệ hoạt chất khác nhau (n=3, TB ± ĐLC)

Tỷ lệ curcumin so với betaglucan (kl/kl) KTTP (nm) PDI

Kết quả ở bảng trên cho thấy khi tỷ lệ hoạt chất càng tăng thì KTTP và PDI càng lớn

Khi tăng tỷ lệ hoạt chất trong hệ, va chạm giữa các tiểu phân gia tăng, dẫn đến tình trạng kết tụ và giảm độ ổn định của hệ Ngược lại, nếu lượng polymer thấp, không đủ để mang lượng hoạt chất cần thiết, một số phân tử hoạt chất sẽ kết tinh thành các tinh thể lớn, làm tăng hệ số phân bố kích thước (KTTPTB) và chỉ số phân tán (PDI).

3.4.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ hoạt chất đến hiệu suất của quy trình bào chế

Hệ nano được tạo ra sử dụng chất mang polyme betaglucan, với các thông số EE (hiệu suất mang thuốc) và LC (khả năng nạp thuốc) thường được áp dụng Tuy nhiên, theo tài liệu [6], do ảnh hưởng của màng ly tâm siêu lọc khi hấp phụ curcumin, kết quả EE thu được qua phương pháp này không chính xác Hơn nữa, việc đánh giá hiệu suất nạp thuốc LC bằng siêu ly tâm cũng gặp khó khăn vì thiết bị không đạt được tốc độ cần thiết để lắng toàn bộ hạt nano Do đó, khóa luận đã lựa chọn phương pháp tính hiệu suất theo công thức đã mô tả trong mục 2.3.4.7, và kết quả cho thấy hiệu suất của các mẫu thử thay đổi theo tỷ lệ curcumin so với betaglucan như thể hiện trong hình 3.7 và phụ lục 2.

Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ hoạt chất tới hiệu suất tạo nano

Tỷ lệ hoạt chất có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất nano hóa, với tỷ lệ 0,4:1 đạt hiệu suất cao nhất là 98% Khi tỷ lệ hoạt chất tăng lên 0,8:1 và 1:1, hiệu suất giảm dần Sự giảm hiệu suất này là do khi tỷ lệ hoạt chất tăng, lượng hoạt chất trong polymer giảm, dẫn đến việc các hoạt chất còn lại ở dạng tinh thể lớn, dễ bị loại bỏ trong quá trình ly tâm và rửa với nước cất.

3.4.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ hoạt chất tới khả năng hòa tan

Betaglucan là một polysaccharide có khả năng tương tác mạnh với curcumin, giúp kích thích hệ miễn dịch và có tính phân cực cao, do đó tan tốt hơn trong các dung môi phân cực so với curcumin Sự kết hợp giữa betaglucan và curcumin tạo ra tiểu phân nano nhỏ, tăng cường khả năng hòa tan Độ hòa tan của ba mẫu với tỷ lệ curcumin khác nhau đã được kiểm tra theo phương pháp mô tả ở mục 2.3.4.6, và kết quả được thể hiện trong hình 3.8 cùng với phụ lục 3.

Hi ệu suất tạo na no (% )

Tỷ lệ curcumin so với betaglucan (kl/kl)

Hình 3.8 Độ hòa tan của nano betaglucan mang curcumin trong môi trường nước chứa 1% Tween 80

Theo đồ thị hòa tan hình 3.8, tỷ lệ 0,4:1 cho thấy khả năng hòa tan cao nhất với 84,32 ± 3,23%, trong khi tỷ lệ 0,8:1 và 1:1 lần lượt chỉ đạt 48,54 ± 2,75% và 43,10 ± 2,55% Mẫu curcumin nguyên liệu chỉ hòa tan 18,39% Hệ nano polyme có khả năng hòa tan cao hơn đáng kể so với nguyên liệu curcumin Đặc biệt, trong khoảng thời gian từ 5 phút đến 2 giờ, mẫu tỷ lệ 0,4:1 duy trì khả năng hòa tan vượt trội, nhờ vào việc nano hóa và bao bọc hoạt chất trong polyme hiệu quả hơn, giúp tăng khả năng hòa tan Khi tỷ lệ hoạt chất tăng lên, kích thước tiểu phân nano cũng lớn hơn, dẫn đến hiệu suất giảm và phần trăm hòa tan giảm Do đó, hệ nano có tỷ lệ hoạt chất so với betaglucan là 0,4:1 được chọn là mẫu tối ưu về khả năng hòa tan và hiệu suất.

Tỷ lệ 0,4:1 Tỷ lệ 0,8:1 Tỷ lệ 1:1 Nguyên liệu

3.4.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ hoạt chất tới đáp ứng nhiệt trong kỹ thuật quét nhiệt lượng vi sai Để đánh giá ảnh hưởng của chất mang betaglucan cũng như tỷ lệ hoạt chất hay dạng thù hình tới trạng thái nhiệt, tiến hành đo DSC như mô tả ở mục 2.3.4.2 với 6 mẫu: curcumin nguyên liệu, betaglucan nguyên liệu, hỗn hợp vật lý tỷ lệ 0,5:1 (curcumin/betaglucan), 3 mẫu nano với tỷ lệ lần lượt là 0,4:1; 0,8:1 và 1:1 Riêng đối với mẫu tối ưu là 0,4:1 tiến hành thêm 1 mẫu theo như mô tả tuy nhiên chương trình chạy thay đổi chỉ gồm 1 pha: 30- 250°C nhằm xem xét ảnh hưởng của mức độ hydrat hóa tới tính chất nhiệt của hệ Kết quả thu được ở hình 3.9 và phụ lục 5

Hình 3.9 Kết quả quét phổ vi sai của: A – hỗn hợp vật lý; B – betaglucan nguyên liệu; C, D, E – nano betaglucan mang curcumin với tỷ lệ lần lượt 1:1; 0,8:1 và 0,4:1;

F – nano betaglucan mang curcumin tỷ lệ 0,4:1 chương trình 1 pha; G – curcumin nguyên liệu

Giản đồ nhiệt vi sai trong hình 3.9 cho thấy không còn xuất hiện pic thu nhiệt của curcumin trong các mẫu nano so với mẫu nguyên liệu ban đầu và hỗn hợp vật lý, chứng tỏ curcumin đã không còn ở trạng thái tinh thể trong hệ nano Nhiệt độ nóng chảy của curcumin khoảng 178°C, trong khi các mẫu nano betaglucan mang curcumin chỉ có các pic thu nhiệt nhỏ ở nhiệt độ khoảng 150-170°C Đặc biệt, mẫu tỷ lệ 0,4:1 (kl/kl) với chương trình chạy loại sự ảnh hưởng của nước đã xuất hiện 2 pic thu nhiệt.

Mẫu 0,8:1 thể hiện hai đỉnh thu nhiệt tại 157°C và 169°C, trong khi mẫu 1:1 chỉ có một đỉnh thu nhiệt ở 169°C Đối với mẫu 0,4:1, chương trình chạy một pha cho thấy sự ảnh hưởng của mức độ hydrat hóa, với một đỉnh thu nhiệt lớn ở 77°C, có thể chỉ ra sự tồn tại của dạng ngậm nước, cùng với một đỉnh nhỏ ở 153°C tương tự như mẫu 0,4:1 có loại nước.

Tất cả bốn mẫu đều cho thấy sự xuất hiện của một pic tại khoảng 153°C Khi tỷ lệ hoạt chất tăng lên, pic này dịch chuyển theo hướng nhiệt độ tăng dần Sự hiện diện của dạng thù hình này không chỉ làm tăng độ tan mà còn cải thiện khả năng hòa tan của curcumin, đặc biệt rõ rệt ở mẫu tỷ lệ 0,4:1, trong khi đó, khả năng này giảm dần ở các mẫu với tỷ lệ 0,8:1 và 1:1.

3.4.5 Đánh giá tương tác hoạt chất với tá dược bằng phổ FT-IR Để hiểu hơn về cơ chế tương tác của curcumin với betaglucan cũng như đánh giá ảnh hưởng tỷ lệ curcumin/betaglucan tới tương tác, tiến hành quét phổ hồng ngoại với các mẫu: betaglucan nguyên liệu, curcumin nguyên liệu và 3 mẫu nano betaglucan mang curcumin với các tỷ lệ hoạt chất khác nhau

Dựa vào hình 3.10 và phụ lục 6, curcumin nguyên liệu có pic đặc trưng ở số sóng 1625,99 cm -1 và 1504,48 cm -1 do dao động của nhóm –C=C và –C=O Mẫu betaglucan xuất hiện các pic ở số sóng 3278,99 cm -1, 1068,56 cm -1 và 1037,70 cm -1 do dao động của nhóm –OH Ở mẫu nano với các tỷ lệ hoạt chất khác nhau, các dải phổ đặc trưng cho curcumin vẫn xuất hiện, cho thấy sự hiện diện của curcumin Nhóm –C=C trong mẫu curcumin nguyên liệu được đặc trưng bởi số sóng 1625,99 cm -1, trong khi các mẫu nano đều có pic ở 1624,06 cm -1 Sự khác biệt giữa các mẫu nano là sự di chuyển khác nhau về số sóng, với nhóm –C=O ở các mẫu nano có sự dịch chuyển lên số sóng cao hơn so với mẫu nguyên liệu.

Trong nghiên cứu về curcumin, nhóm –C=O của mẫu nguyên liệu được xác định tại số sóng 1504,48 cm -1, trong khi ở các mẫu nano, số sóng này tăng lên 1512,19 cm -1 Đối với mẫu betaglucan nguyên liệu, nhóm –OH có số sóng 3278,99 cm -1, nhưng ở các mẫu nano với tỷ lệ hoạt chất 0,4:1 và 0,8:1, số sóng giảm xuống 3246,20 cm -1 Đặc biệt, mẫu nano betaglucan kết hợp curcumin với tỷ lệ 1:1 cho thấy pic xuất hiện tại 3257,77 cm -1 Những sự dịch chuyển này cho thấy sự thay đổi đáng kể trong cấu trúc của các mẫu nano so với nguyên liệu ban đầu.