Chitosan là tá dược gì? Ứng dụng trong sản xuất dược phẩm

0
725
Tá dược Chitosan
Hình ảnh: Tá dược Chitosan

Danh pháp trong dược điển

Tên phổ biến:

  • Dược điển Anh: Chitosan Hydrochloride
  • Dược điển châu Âu: Chitosan Hydrochloride

Tên thương mại khác:

Ngoài tên chính thức trong Dược điển Chitosan còn có các tên gọi khác như 2-Amino-2-deoxy-(1,4)-b-D-glucopyranan; chitosani hydrochloridum; deacetylated chitin; deacetylchitin; b-1,4-poly-D-glucosamine; poly-D-glucosamine; poly-(1,4-b-D-glucopyranosamine).

Công thức hóa học

Tên hóa học: Poly-b-(1,4)-2-Amino-2-deoxy-D-glucose

Deacyl hóa một phần chitin sẽ tạo ra chitosan- là một polysaccharide với thành phần là đồng polyme của glucosamine và N-acetylglucosamin. Chitosan là một tên dùng để chỉ chitin đã được deacyl hóa và depolyme trong nhiều giai đoạn. Do đó rất khó để xác định chính xác thành phần trong tá dược này. Có một danh pháp rõ ràng liên quan đến các cấp độ khác nhau của N-deacetyl hóa giữa chitin và chitosan vẫn chưa được xác định rõ ràng, (1–3) và do vậy chitosan không phải là một hóa chất thực thể mà nó có sự khác nhau về thành phần tùy thuộc vào nhà sản xuất. Về bản chất, chitosan là chitin được deacyl hóa đủ để tạo thành các muối amin tan tốt. Mức độ deacyl hóa cần thiết để thu được chitosan có độ tan tốt thường phải lớn hơn 80–85%. Chitosan có sẵn trên thị trường với các loại và cấp độ khác nhau, với trọng lượng phân tử từ 10 000–1 000 000 dvc, cũng như có sự khác nhau về mức độ oxy hóa khử và độ nhớt.

Công thức hóa học của Chitosan
Công thức hóa học của Chitosan

Tính chất hóa lý

Chitosan là một polyamid tích điện dương với mật độ tích điện cao ở pH nhỏ hơn 6.5, và nó có khả năng gắn lên các bề mặt tích điện âm và ion của phức chelat. Nó là một polyelectrolyte mạch thẳng với nhóm hydroxyl và nhóm amin có khả năng phản ứng cao (hoạt hóa) (có sẵn cho phản ứng hóa học và tạo muối). Các tính chất của chitosan liên quan đến polyelectrolyte và đặc tính cacbohydrat cao phân tử. Sự hiện diện của các nhóm amin cho phép chitosan phản ứng hóa học với anion hệ thống, dẫn đến sự thay đổi các đặc điểm hóa lý của các kết hợp đó. Nitơ trong chitosan chủ yếu là các nhóm amin bậc 1. Do đó, Chitosan có các phản ứng điển hình của amin: ví dụ, N-acyl hóa và phản ứng Schiff. Hầu như tất cả các đặc tính đặc trưng của chitosan phụ thuộc vào độ dài chuỗi, mật độ điện tích cũng như sự phân bố điện tích của nó. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng dạng muối, trọng lượng phân tử, và mức độ oxy hóa khử cũng như mức độ pH của nhóm chitosan sử dụng đều ảnh hưởng đến các ứng dụng polyme này trong các ứng dụng dược phẩm.

  • Hình thức: chitosan là một chất bột hoặc hạt màu trắng hoặc trắng kem, không có mùi. Dạng sợi cũng là dạng phổ biến khi chitosan bị kết tủa và nó trông giống như sợi cotton.
  • Độ acid hoặc baso: pH từ 4.0 đến 6.0 với dung dịch 1% trong nước
  • Khối lượng riêng: 1.35 đến 1.40 g/ cm3
  • Nhiệt độ chuyển kính 203 độ C
  • Độ ẩm: chitosan hấp thụ độ ẩm từ môi trường, độ ẩm hấp thụ phụ thuộc vào độ ẩm ban đầu của nguyên liệu, nhiệt độ và độ ẩm tương đối của môi trường xung quanh.
  • Phân bố kích thước tiểu phân: các tiểu phân có kích thước nhỏ hơn 30 mcm.
  • Độ tan: ít tan trong nước, thực tế không tan trong ethanol (95%), các dung môi hữu cơ khác và trong các dung dịch đệm nước với pH lớn hơn 6.5. Chitosan hòa tan nhanh trong các dung dịch đậm đặc hoặc pha loãng của các acid hữu cơ và các dung dịch acid vô cơ khoáng (độ tan bị giới hạn). Khi hòa tan, nhóm amin của polyme trở lên tích điện dương, để tạo thành polysaccharide tích điện dương (RNH3+) và muối chitosan với chloride, glutamate)- hợp chất này rất dễ tan trong nước. Độ tan cũng bị ảnh hưởng bởi mức độ deacetyl hóa. Độ tan cũng bị ảnh hưởng bởi việc thêm các chất điện ly vào dung dịch. Lực ion càng cao thì độ tan của Chitosan càng thấp bởi vì ảnh hưởng cạnh tranh của các ion với nước, dẫn đến nguy cơ kết tủa tá dược này. Khi chitosan ở trong dung dịch, lực đẩy giữa các đơn vị đề acetyl và các đơn vị glucosamine lân cận khiến polyme này tồn tại trong một cấu trúc mở rộng. Việc bổ sung các chất điện phân làm giảm hiệu ứng này và phân tử có cấu trúc giống như một sợi dây ngẫu nhiên.
  • Độ nhớt: có nhiều nguồn nguyên liệu chitosan với độ nhớt khác nhau là sẵn có trên thị trường. Nhờ vào khối lượng phân tử cao, mạch thẳng, cấu trúc không có nhánh, chitosan được coi là một tá dược tăng độ nhớt tối ưu và hoàn hảo. Nó hoạt động như một nguyên liệu giả nhựa, có độ nhớt giảm khi tiến hành lắc dung dịch này. Độ nhớt của dung dịch chitosan tăng khi tăng nồng độ, giảm nhiệt độ và tăng mức độ deacetyl hóa.

Các ứng dụng trong xây dựng công thức và kỹ thuật bào chế

Ứng dụng của tá dược Chitosan
Ứng dụng của tá dược Chitosan

Chitosan được sử dụng làm tá dược bao, tá dược rã, tá dược bao film, tá dược dính niêm mạc, tá dược dính, tá dược tăng độ nhớt

Chitosan được sử dụng trong các công thức mỹ phẩm cũng như một số lượng lớn các công thức dược phẩm. Độ phù hợp và các tính chất của Chitosan để sử dụng trong các công thức dược phẩm- sử dụng như hệ phân phối thuốc đã được nghiên cứu trong nhiều thí nghiệm. Những thí nghiệm này bao gồm các ứng dụng trong các dạng bào chế kiểm soát giải phóng, dạng bào chế dính niêm mạc, các dạng bào chế giải phóng nhanh, hệ phân phối peptid cải tiến, hệ phân phối thuốc tại ruột già và hệ trị liệu gen. Chitosan cũng được ứng dụng trong nhiều công thức bào chế của gel, màng film, tạo hạt, tạo vi nang, viên nén và bao màng cho các liposome. Ngoài ra, Chitosan cũng được áp dụng trong các hệ mang thuốc sử dụng các phương pháp bào chế như phun sấy, dập thẳng và tạo hạt hiện đại.

Các tiêu chuẩn trong Dược điển

Chitosan có chuyên luận riêng trong Dược điển châu Âu với các phép thử như định tính, tính chất hóa lý, hình thức dung dịch, phần không tan trong nước, pH dung dịch, độ nhớt, mức độ deacyl hóa, cloride, kim loại nặng, mất khối lượng do làm khô, tro sulfat.

Thử nghiệm Dược điển châu Âu 6.5
Định tính +
Tính chất hóa lý +
Cảm quan dung dịch +
Phần trăm không tan =< 0.5%
pH của dung dịch 1% (khối lượng/ thể tích) 4.0 đến 6.0
Độ nhớt +
Mức độ deacetyl hóa +
Choride 10.0 đến 20.0%
Kim loại nặng =< 40 ppm
Mất khối lượng do làm khô  =< 10%
Tro sulfate =< 1.0%

Độ ổn định

Bột chitosan là nguyên liệu ổn định ở nhiệt độ phòng, mặc dù nó là chất rất hút không sau khi được làm khô. Chitosan nên được bảo quản trong các bao bì kín trong môi trường khô mát. Theo dược điển châu Âu 6.5 đã tiêu chuẩn hóa răng, chitosan nên được bảo quản ở nhiệt độ từ 2 đến 8 độ C.

Tính an toàn

Chitosan được nghiên cứu sử dụng rộng rãi với vai trò là tá dược trong công thức đường uống cũng như các công thức bào chế khác. Nó cũng được sử dụng trong mỹ phẩm. Chitosan cũng được coi là nguyên liệu không kích ứng và không gây độc tính. Nó là nguyên liệu tương thích sinh học với cả da khỏe cũng như da bị viêm. Chitosan được phân loại vào nguyên liệu tương thích sinh học.

Độc tính trên động vật

LD50 (mouse, oral): >16 g/kg

Phương pháp sản xuất

Chitosan được sản xuất từ vỏ tôm, cua
Chitosan được sản xuất từ vỏ tôm, cua

Chitosan được sản xuất thương mại bằng cách xử lý hóa học vỏ của các loài động vật giáp xác như tôm và cua. Quá trình sản xuất thông thường bao gồm việc loại bỏ protein bằng kiềm hoặc các muối có tính kiềm như calcium carbonate, calcium phosphate (được xử lý với acid). Trước giai đoạn xử lý này, vỏ được mài mòn để làm cho chúng dễ tiếp xúc với các tác nhân hơn. Vỏ ban đầu được khử protein bằng cách xử lý với dung dịch Natri hydroxit 3 đến 5%. Sản phẩm được trung hòa và canxi được loại đi bằng cách sử dụng dung dịch acid HCl nồng độ 3 đến 5% tại nhiệt độ phòng để kết tụ chitin. Chitin được làm khô để nó được bảo quản ổn định trước khi được deacetyl hóa thành chitosan vào giai đoạn sau. N-deacetyl hóa của chitin đạt được bằng cách xử lý với dung dịch NaOH 40 đến 45% tại nhiệt độ cao (110 độ C) và kết tủa được rửa với nước. Sản phẩm thô được hòa vào trong dung dịch acid acetic 2% và các thành phần không tan

Tính tương thích

Chitosan không tương thích với các tác nhân có tính oxy hóa mạnh.

Biện pháp bảo hộ lao động

Tuân thủ các biện pháp bảo hộ thích hợp, phù hợp với từng điều kiện và số lượng nguyên liệu vận hành. Chitosan là chất dễ bắt lửa do đó nó không được để gần các vật liệu dễ cháy nổ. Tá dược này là chất nhạy cảm với nhiệt, do đó nó cũng không được xử lý ở nhiệt độ lớn hơn 200 độ C. Bụi chitosan cũng có thể nổ nếu trong môi trường có sự hiện diện của các tia lửa điện, nguy có này cũng phụ thuộc vào độ ẩm và kích thước tiểu phân. Nước, các chất hóa học khô, carbon dioxid, muối hoặc các công cụ phòng cháy khác nên được sử dụng.

Chitosan cũng có thể gây kích ứng da và mắt. Nó gây hại cho cơ thể người nếu hấp thụ một lượng lớn vào cơ thể qua da hoặc đường hô hấp. Kính bảo hộ, áo bảo vệ và các đồ bảo hộ khác nên được khuyến cáo sử dụng và nên tắm rửa sau khi xử lý tá dược này. Với những người phải tiếp xúc với Chitosan lâu dài, việc xử lý nguyên liệu nên được tiến hành trong các môi trường thoáng khí và có đeo mặt nạ phòng độc.

Công thức Dược phẩm chứa tá dược Chitosan

Gel dùng tại chỗ lidocain hydrocloride

Thành phần tá dược: chitosal F, lactic acid, methyl parapen, dinatri EDTA, nước tinh khiết vừa đủ

Các nghiên cứu về tá dược Chitosan

Nghiên cứu về tá dược Chitosan
Nghiên cứu về tá dược Chitosan

Tên nghiên cứu: Chitosan và các dẫn chất của nó với vai trò là thuốc chống tạo màng phim trong điều trị các bệnh nhiễm trùng

Tác giả: Fazlurrahman Khan 1, Dung Thuy Nguyen Pham 2, Sandra Folarin Oloketuyi 3, Panchanathan Manivasagan 1, Junghwan Oh 4, Young-Mog Kim 5

Nội dung nghiên cứu: Màng sinh học (biofilm) được hình thành bởi một số vi khuẩn gây bệnh dẫn đến sự phát triển khả năng kháng kháng sinh của vi sinh vật này. Các vật liệu polyme cao phân tử có trong cấu trúc màng sinh học có khả năng cản trở sự xâm nhập của các kháng sinh xuyên qua bề mặt của tế bào vi khuẩn- cái được bao bọc bởi các polyme này. Các nghiên cứu gần đây và trong quá khứ đã khám phá các phương pháp để chống lại sự hình thành các màng sinh học này bằng cách sử dụng các tác nhân khác nhau được phân lập từ thực vật, động vật hoặc vi sinh vật. Trong số các tác nhân tiềm năng, chitosan và các dẫn xuất của nó được chú ý nhiều hơn do các ưu điểm nổi trội về khả năng phân hủy sinh học, tương hợp sinh học, không gây dị ứng và không gây độc. Các thử nghiệm gần đây đã tập trung vào việc sử dụng chitosan và các dẫn xuất của nó như là tác nhân hiệu quả để chống lại sự hình thành màng sinh học (biofilm) bao quanh vi khuẩn và cũng như làm giảm độc lực của các vi sinh vật gây bệnh này. Hoạt tính kháng màng sinh học (biofilm) của chitosan và các dẫn xuất của nó được tăng cường hơn nữa khi phối hợp tá dược này với một loạt các hợp chất có hoạt tính sinh học khác.

Kết quả: bài tổng quan này mô tả các đặc tính kháng màng sinh học (biofilm) của chitosan và các dẫn xuất của nó trong khả năng chống lại vi khuẩn gây bệnh. Bài báo này cũng tóm tắt các cơ chế ức chế màng sinh học (biofilm) được thể hiện bởi tá dược này. Các hiểu biết về hoạt động của chitosan và các dẫn xuất của nó cũng như các cơ chế cơ bản của chúng cung cấp những hiểu biết cần thiết để mở rộng các ứng dụng của tá dược này trong tương lai.

Tài liệu tham khảo

Raymond C Rowe, Paul J Sheskey and Siân C Owen , Sổ tay tá dược “Handbook of Pharmaceutical Excipients” chuyên luận “tá dược chitosan”

Khan F, Pham DTN, Oloketuyi SF, Manivasagan P, Oh J, Kim YM. Chitosan and their derivatives: Antibiofilm drugs against pathogenic bacteria. Colloids Surf B Biointerfaces. 2020 Jan 1;185:110627. doi: 10.1016/j.colsurfb.2019.110627. Epub 2019 Nov 5. PMID: 31732391.

Xem thêm:

BÌNH LUẬN

Vui lòng nhập bình luận của bạn
Vui lòng nhập tên của bạn ở đây