Phân loại hệ phân tán rắn (P2)

Hệ phân tán rắn (Solid dispersion) là một hệ gồm một dược chất kỵ nước được phân tán trong ít nhất một chất mang thân nước, giúp tăng diện tích bề mặt dược chất, cải thiện tốc độ hòa tan (và có thể độ tan) của dược chất. Hệ phân tán rắn có thể phân chia dựa trên giá mang (carrier) hoặc cấu trúc (structure).

1. Phân loại hệ phân tán rắn dựa trên giá mang (carrier)

• Thế hệ I: Hệ phân phối thuốc có giá mang cấu trúc tinh thể (mannitol, dextrose, fructose; uree phối hợp cùng dược chất (hỗn hợp vật lý) hoặc tạo một hỗn hợp eutectic của 2 thành phần để làm tăng độ hòa tan của dược chất. Tuy nhiên, các hỗn hợp này kém bền về mặt nhiệt động học.
• Thế hệ II: Khắc phục nhược điểm của thế hệ 1, thế hệ 2 sử dụng giá mang là polymer vô định hình (gồm HPMC, Cyclodextrin (CDs), PVP, PEG, …). Hệ này gồm dược chất được phân tán trong các chất mang polymer và đạt đến trạng thái quá bão hòa, có kích thước hạt nhỏ hơn và khả năng thấm ướt được cải thiện và làm tăng độ tan trong nước của thuốc.
• Thế hệ III: Hệ phân phối thuốc có giá mang là hỗn hợp chất diện hoạt và polymer hoặc hỗn hợp chất diện hoạt/hỗn hợp polymer. Chất diện hoạt và các chất mang thân nước khác được hấp phụ lên bề mặt rắn và làm giảm sức căng bề mặt 2 pha rắn lỏng. Từ đó đóng vai trò gây thấm ướt và phân tán giúp cải thiện độ tan dược chất. Các chất diện hoạt hay dùng là Gelucire 44/14 hoặc 50/13, Compritol 888 ATO, Poloxamer 407 hoặc 188 (Pluronic F117 hoặc F68), …

  

2. Phân loại hệ phân tán rắn dựa trên cấu trúc

Cấu trúc là hỗn hợp eutectic (eutectic mixture)

Là hỗn hợp có tỷ lệ thành phần xác định sao cho nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp đó thấp nhất so với nhiệt độ nóng chảy của từng thành phần trong hỗn hợp cũng như nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp khác thành phần tỷ lệ. Hỗn hợp eutectic có ưu điểm là kích thước tiểu phân của các thành phần rất nhỏ (cấu trúc vi tinh thể) và nhiệt độ nóng chảy hỗn hợp thấp nhất. Do đó, được ứng dụng làm tăng độ ổn định và độ hòa tan của dược chất.

Cấu trúc là dung dịch rắn (solid solution)

Dung dịch rắn là hệ phân tán trong đó tiểu phân của các chất rắn phân tán vào nhau có kích thước nguyên tử hoặc phân tử (ví dụ tiểu phân rắn của dược chất kỵ nước được phân tán đều trong tiểu phân rắn của chất mang ưa nước). Dung dịch rắn được phân loại dựa trên khả năng trộn lẫn và kích thước phân tử của các thành phần tạo nên thành dung dịch rắn liên tục và không liên tục:

– Dung dịch rắn liên tục: là các thành phần trong hệ thống này có thể hòa tan vào nhau hoàn toàn ở mọi tỷ lệ, và lực liên kết giữa chúng mạnh hơn so với lực liên kết trong từng thành phần khi đứng riêng lẻ. Điều này giúp cải thiện tính chất vật lý của hỗn hợp (chẳng hạn như độ tan và tốc độ hòa tan của thuốc, làm cho thuốc dễ hấp thụ hơn trong cơ thể).

– Dung dịch rắn không liên tục: là hệ thống trong đó độ tan của các thành phần bị giới hạn, nghĩa là chúng không thể hòa tan vào nhau hoàn toàn mà chỉ ở một mức độ nhất định. Điều này dẫn đến một số lượng hạn chế của mỗi thành phần có thể hòa tan trong dung môi rắn. Dung dịch rắn không liên tục được chia thành hai loại:

• Dung dịch rắn thay thế (Substitutional solid solutions, hình A): Các phân tử chất tan thay thế cho các phân tử dung môi trong mạng tinh thể. Nghĩa là các phân tử chất tan chiếm vị trí mà lẽ ra sẽ là của các phân tử dung môi.
• Dung dịch rắn xen kẽ (Interstitial solid solutions, hình B): Các phân tử chất tan không thay thế các phân tử dung môi mà chúng lắp đầy các khoảng trống giữa các phân tử dung môi trong mạng tinh thể. Điều này thường xảy ra khi phân tử chất tan nhỏ hơn nhiều so với các phân tử dung môi.

  

Dung dịch hoặc hỗn dịch “kính” (glass solution hoặc glass suspension)

Là một hệ phân tán rắn trong đó dược chất được hòa tan hoặc phân tán hoàn toàn trong một dung môi tồn tại ở trạng thái “glass”. Trạng thái “glass” được đặc trưng bởi tính chất trong suốt (transparency) và gãy vỡ (brittleness) dưới điểm nhiệt độ chuyển dịch kính (Tg) cho cả dung dịch hoặc hỗn dịch.

Tóm lại, việc phân chia hệ phân tán rắn theo giá mang hay cấu trúc đều hướng đến mục tiêu là phân tán dược chất vào giá mang để tăng diện tích tiếp xúc, tăng năng lượng liên kết giữa các phân tử dược chất – giá mang – dung môi (lớn hơn dược chất – dược chất) để cải thiện độ hoà tan và độ tan của dược chất.

Tham khảo:
1. Ứng Dụng Hệ Phân Tán Rắn (Solid Dispersion) Trong Cải Thiện Độ Hoà Tan (P1)

2. https://www.mdpi.com/1999-4923/11/3/132