Nano curcumin – bước đột phá trong công nghệ bào chế Curcumin

Đã từ lâu, curcumin là luôn là hoạt chất được nhiều nhà khoa học quan tâm và “săn lùng” những lợi ích tuyệt vời mà hoạt chất này đem tới cho sức khỏe con người. Thế nhưng, curcumin lại có rất nhiều nhược điểm về dược động học dẫn tới hiệu quả đem lại trong điều trị là chưa cao.

Và thật may mắn là các nhà dược học đã tìm ra dạng bào chế nano curcumin không những khắc phục nhược điểm của curcumin mà còn là mang lại giá trị kinh tế. Mời bạn hãy cùng chúng tôi tìm hiểu về nano curcumin ngay trong bài viết dưới đây nhé.

1. Nano curcumin là gì?

Thuật ngữ “nano” ở đây có thể được hiểu là kích thước nanomet, là kích thước rất nhỏ cho phép phân tử hoạt chất có thể phát huy tối ưu tác dụng dược lý.

Đặc điểm vượt trội của dạng nano curcumin là:

• Cải thiện sự hấp thu của các dược chất.
• Tăng khả năng hòa tan curcumin.
• Bảo vệ curcumin tránh khỏi sự thủy.
• Kéo dài thời gian giải phóng curcumin.

Chính nhờ các đặc tính này mà dạng bào chế nano curcumin đã làm tăng sinh khả dụng curcumin lên gấp nhiều lần, khắc phục nhược điểm của dược chất curcumin.

Hiện nay có một số dạng bào chế nano curcumin như: lyposome, polymeric, cylodextrin, nano solid.

Các dạng nano curcumin

2. Ứng dụng của nano curcumin trong điều trị bệnh

Với nhiều ưu điểm nổi bật như vậy, nano curcumin có thể ứng dụng trong việc điều trị nhiều căn bệnh. Mời bạn cùng tìm hiểu những ứng dụng nổi bật dưới đây nhé.

Bệnh Alzheimer

Đây là căn bệnh thoái hóa hệ thần kinh thường gặp nhất trên toàn thế giới và đặc trưng bởi sự rối loạn tổng hợp sợi Aβ ngoại bào, rối loạn sợi thần kinh nội bào, sụt giảm tế bào thần kinh tiến triển. Đặc điểm lâm sàng chính của những người mắc căn bệnh này là mất trí nhớ, thay đổi hành vi và suy giảm nhận thức.

Tuy nhiên, việc điều trị bệnh Alzheimer hiện vẫn gặp nhiều khó khăn và mang lại hiệu quả điều trị không cao. Chính điều này đã thôi thúc các nhà khoa học tìm kiếm những biện pháp điều trị mới.

Về vấn đề này, các nghiên cứu gần đây được thực hiện trong các mô hình thí nghiệm đa dạng đã cho kết quả rằng chất curcumin có thể hữu ích cho điều trị căn bệnh này.

Đặc biệt với dạng bào chế hiện đại của curcumin như nano curcumin có thể giúp cải thiện sinh khả dụng, tăng hiệu quả điều trị. Sự phát triển của các vật liệu nano đã giúp vận chuyển curcumin tới não tăng rất nhiều lần trong các thử nghiệm.

Trong một nghiên cứu về tác dụng bảo vệ thần kinh của các hạt nano lipid rắn được nạp curcumin (SLN-Cur) đã được tiến hành trong một mô hình chuột bị bệnh Alzheimer gây ra bởi 100 mg/kg nhôm clorua.

Kết quả cho thấy điều trị bằng SLN-Cur (50 mg/kg) đã tạo ra sự phục hồi 73% trong acetylcholinesterase và 97,46% trong lipid màng não.

Ngoài ra, những con chuột được điều trị bằng SLN-Cur có ít dấu hiệu của tình trạng suy giảm khả năng học tập và mất nhận thức, hiệu quả đã được đo bằng xét nghiệm Morris water maze test. Điều này đã cho thấy tiềm năng của SLN-Cur như một phương pháp điều trị thay thế cho những bệnh nhân mắc bệnh Alzheimer.

Nano curcumin hỗ trợ điều trị Alzheimer

Bệnh Parkinson

Bệnh Parkinson là bệnh rối loạn thoái hóa thần kinh thường gặp thứ hai và được đặc trưng bởi sự bất thường trong việc kiểm soát các hoạt động thần kinh.

Bên cạnh đó, các dấu hiệu bệnh lý của Parkinson bao gồm chết tế bào thần kinh, căng thẳng oxy hóa, rối loạn chức năng ty thể và sự tích tụ của α-synuclein.

Và thật tuyệt vời là các hạt nano curcumin alginate (Alg-NP-Cur) có thể là trợ thủ đắc lực trong điều trị bệnh nhân Parkinson.

Dạng bào chế Alg-NP-Cur thể hiện sức mạnh chống oxy hóa rất mạnh bằng cách giảm peroxid hóa lipid trong não bệnh nhân Parkinson trong vòng 24 ngày sau khi sử dụng. Bên cạnh đó, Alg-NP-Cur còn giúp làm giảm sự tiến triển các triệu chứng ở các bệnh nhân Parkinson.

Trong một nghiên cứu khác, Kundu et al. [88] đã thiết kế các hạt nano đơn phân tử glyceryl nạp piperine và curcumin (GMO-NP-Pip/Cur).

Các tác dụng chống tổng hợp và chống fibrillar của GMO-NP-Pip / Cur đối với các oligomers α-synuclein đã được đánh giá bằng kính hiển vi lực nguyên tử (AFM). Kết quả cho thấy GMO-NP-Pip/Cur đã tạo ra sự ức chế rõ rệt sự tổng hợp α-synuclein.

Tương tự, GMO-NP-Pip/Cur có thể cải thiện rối loạn chức năng vận động khi được dùng cùng với rotenone trong mô hình chuột mắc bệnh Parkinson.

Nano curcumin giúp cải thiện triệu chứng curcumin

Ung thư

Dạng bào chế nano curcumin hiện vẫn đang vẫn đang được Cục Quản lý thực phẩm và mỹ phẩm Hoa Kỳ hiện vẫn đang xem xét đưa dạng sản phẩm này vào trong việc điều trị ung thư.

Điều này hứa hẹn tiềm năng nano curcumin sẽ được nghiên cứu, thử nghiệm lâm sàng rõ ràng và được ứng dụng trong chữa trị căn bệnh này.

Cụ thể là theo các nghiên cứu thì nano curcumin cho hiệu quả đáng kể trong việc chống lại ung thư vú bộ ba âm tính (dòng tế bào MDA-MB-231) và các tế bào ung thư vú MCF-7.

Không những vậy, sử dụng công thức kháng thể đơn dòng kết hợp với các hạt nano curcumin để tăng cường độ đặc hiệu và độ nhạy của tế bào ung thư buồng trứng đã kháng hóa trị liệu. Bên cạnh đó, các hạt nano curcumin có thể làm giảm sự tăng sinh tế bào ung thư buồng trứng A2780CP kháng cisplatin.

Ngăn chặn sự nhân lên của virus HIV trong cơ thể người bệnh

Năm 2011, Gandapu và các cộng sự đã phát hiện ra rằng các hạt nano apotransferrin được nạp curcumin được điều chế bằng kỹ thuật sol-oil rất hiệu quả trong việc ngăn chặn sự sao chép của HIV-1 bằng phương pháp endocytosis qua trung gian transferrin.

Các hạt nano được nạp bởi curcumin và apotransferrin kết hợp đặc biệt với thụ thể và vận chuyển thuốc bên trong tế bào bị nhiễm bệnh. Sau khi các hạt này giải phóng, các thành phần hoạt động bên trong tế bào tham gia vào quá trình tổng hợp cDNA của virus bị chặn và cuối cùng chấm dứt sự sao chép của HIV-1.

Nano curcumin giúp chống lại sự nhân lên của virus HIV

3. Quy trình sản xuất một số dạng nano curcumin

Có nhiều dạng bào chế curcumin dưới dạng các phân tử có kích thước nano. Dưới đây là những quy trình sản xuất nano curcumin.

Bào chế nano tinh thể

Để bào chế tiểu phân nano dược chất, có thể đi từ tiểu phân lớn nghiền mịn thành tiểu phân nano (phương pháp “top-down”) hoặc đi từ phân tử nhỏ kết tủa thành tiểu phân nano lớn hơn (phương pháp “bottom-up”).

- Phương pháp nghiền: sử dụng lực để phân chia là lực va chạm, nén ép, mài mòn và lực ma sát do tương tác giữa tiểu phân với thành buồng nghiền, gữa các bi với nhau và giữa tiểu phân – tiểu phân.

Phương pháp này rất đơn giản, có thể áp dụng được cho cả những dược chất có độ tan thấp hoặc không tan. Tuy nhiên, cần phải sử dụng đến thiết bị đắt tiền, dễ nhiễm vi sinh vật, tạp từ thiết bị mài mòn và hạn chế về kích thước buồng nghiền. Phương pháp này có 2 cách nghiền:

• Nghiền khô: kích thước tiểu phân giảm trong quá trình nghiền khô do ma sát, sự va chạm và đứt gãy của tương tác tiểu phân – tiểu phân hoặc tiểu phân với thiết bị.
• Nghiền ướt: nghiền ướt là quá trình giảm kích thước tiểu phân trong đó, tiểu phân rắn được phân tán vào trong môi trường lỏng.

- Đồng nhất hóa dưới áp suất cao: tiểu phân dược chất được phân chia bằng cách nén qua một khe hép dưới áp lực cao trong các thiết bị đồng nhất hóa. Lực phân chia tiểu phân chủ yếu là lực nén ép và va đập.

Phương pháp này tạo ra ít tiểu phân kích thước micro, ít nhiễm tạp, khắc phục nhược điểm của 2 phương pháp nghiền và kết tủa, năng suất cao, áp dụng được với dược chất nhạy cảm với nhiệt, có thể thu được hỗn dịch nano ít có sự khác nhau giữa các lo mẻ, dễ dàng tái sản xuất. Tuy nhiên, đòi hỏi số vòng đồng nhất hóa cao và dược chất nên ở dạng siêu mịn.

- Đồng nhất hóa nhờ lực phân cắt lớn: hai lực tác động chủ yếu của quá trình là lực ly tâm gây va chạm cơ học vào phần stato và lực phân cắt được tạo ra trong vùng hỗn loạn giữa roto và stato.

Lợi thế của phương pháp này là quy trình bào chế đơn giản và dễ áp dụng với các dược chất ít tan trong nước và dầu. Tuy nhiên phương pháp này tốn khá nhiều thời gian và khó nâng cấp lên thành quy mô lớn, hệ tiểu phân thu được còn chứa nhiều tiểu phân thô.

- Kết tủa: dược chất được hòa tan trong một dung môi, sau đó phối hợp với dung môi khác, không hòa tan dược chất hoặc phối hợp với một dung dịch. Dược chất bị kết tủa do phản ứng hóa học.

Cách làm này khá đơn giản, thiết bị không quá phức tạp, thu được kết tủa mịn, kết tủa tạo thành ở dạng vô định hình, chi phí thấp, hiệu quả, không nhiễm tạp, tránh sử dụng năng lượng cao, không biến tính dược chất. Tuy nhiên, khó lựa chọn dung môi, khó kiểm soát kích thước tiểu phân, khó triển khai sản xuất lớn và dược chất dễ bị kết tụ trở lại.

- Dùng carbon dioxyd siêu tới hạn: hòa tan dược chất trong carbon dioxyd ở áp suất cao trong bình khí nén, sau đó xả carbon dioxyd để áp suất giảm đột ngột hoặc hòa tan dược chất trong dung môi, bơm carbon dioxyd siêu tới hạn, dung môi chuyển sang carbon dioxyd làm kết tủa dược chất.

Phương pháp này sử dụng dung môi carbon siêu tới hạn là dung môi không cháy, không độc, giá thành rẻ, nhiệt độ tới hạn trung bình. Tuy nhiên, phương pháp này phần lớn là tạo tiểu phân micro.

Bào chế hệ nano polymer

Polymer là một trong những nguyên liệu đầu tiên được ứng dụng trong bào chế nano curcumin. Một số ví dụ về polymer hay được sử dụng để bào chế curcumin là poly (butyl cyanoacrylate) (PBCA), poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA) và chitosan. Đặc biệt, các polyme tổng hợp PBCA và PLGA cho phép kiểm soát đầy đủ kích thước hạt, dẫn đến các lô sản xuất có khả năng tái sản xuất cao.

Hệ nano polymer có thể tăng thời gian tiếp xúc của hoạt chất với bề mặt hấp thu, nhờ đó mà tăng nồng độ dược chất tại vị trí hấp thu và bảo vệ dược chất khỏi sự tác động của các chất bài tiết tại đường tiêu hóa.

Một số nhà nghiên cứu đã ứng dụng hệ nano polymer trong bào chế curcumin cho thấy nồng độ curcumin trong huyết tương tăng chậm và kéo dài trong thời gian dài. Sinh khả dụng tương đối của tiểu phân nano curcumin có thể tăng gấp hơn 20 lần so với hỗn dịch curcumin

Bào chế hệ nano lipid

Những tiểu phân lipid với kích thước hạt nano mét có thể kết dính với chất nhày của đường tiêu hóa do kích thước tiểu phân nhỏ và tăng thời gian lưu trong đường tiêu hóa. Không những vậy, tiểu phân nano lipid còn có thể bảo vệ hoạt chất curcumin khỏi sự tác động của curcumin của enzyme và môi trường dịch vị trong đường tiêu hóa.

Tiểu phân nano lipid rắn có thể khắc phục các nhược điểm của dược chất đường uống như cải thiện độ tan và tính thấm kém, không ổn định trong đường tiêu hóa và chịu chuyển hóa qua gan lần đầu. Hệ nano lipid rắn dùng đường uống có thể cải thiện sinh khả dụng của dược chất từ 2 – 25 lần.

Trong một nghiên cứu của Ji H. và cộng sự, tiểu phân nano lipid rắn được bào chế với các tá dược với các tá dược TPGS và Brij 78 nhằm tăng độ ta và sinh khả dụng của curcumin với kích thước tiểu phân khoảng 135 ± 1.5 nm, giá trị thế zeta -24.7  ± 2.1 mV và hiệu suất nạp dược chất 91.09  ± 1.23%. Nghiên cứu dược động học in vivo cho thấy sinh khả dụng của nano lipid rắn chứa curcumin gấp 12.27 lần so với hỗn dịch curcumin và sinh khả dụng tương đối khoảng 942.43%.