Một trong những dạng bào chế đang được quan tâm nghiên cứu của ngành công nghiệp mỹ phẩm là hydrogel, thường được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm chăm sóc tóc, trang điểm và chăm sóc da. Ưu điểm của chế phẩm hydrogel là không gây bết dính, thân thiện với làn da và tạo môi trường dẫn truyền dược chất hiệu quả vào da. So với kem và thuốc mỡ, hydrogel có hàm lượng nước cao, cho phép hòa tan thuốc nhiều hơn, kiểm soát giải phóng hoạt chất tốt hơn và tạo điều kiện cho thuốc di chuyển qua các màng sinh học. Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) là một chất tạo gel được sử dụng rộng rãi như một loại tá dược trong nhiều công thức bào chế mỹ phẩm. HPMC thuộc nhóm polymer bán tổng hợp, có nguồn gốc từ methylcellulose, ở dạng bột với đặc tính ổn định ngay cả khi tiếp xúc với nhiệt và trong điều kiện ẩm ướt. Ngoài ra, HPMC có khả năng tạo ra hydrogel trung tính, trong suốt, không màu, ổn định ở pH 3-11, có khả năng chống lại sự tấn công của vi khuẩn tốt và mang lại độ bền màng tốt khi sử dụng trên da.

Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng trong các biểu hiện của bệnh tiểu đường, có sự gia tăng sản xuất các gốc tự do và các loại oxy phản ứng (ROS), làm tăng quá trình peroxi hóa lipid, làm hỏng DNA và thoái hóa protein. Các kết quả này tạo tiền đề trong việc nghiên cứu hoạt tính chống oxi hóa của các loại thuốc điều trị tiểu đường. Metformin (Met) (1,1-dimethylbiguanide) là một trong những thuốc hạ đường huyết đường uống được sử dụng nhiều nhất trong điều trị đái tháo đường tuýp 2. Các nghiên cứu in vivo và in vitro trước đây đã chứng minh một số đặc tính chống oxi hóa của Met như ức chế sự hình thành các sản phẩm cuối cùng của quá trình đường hóa (AGEs) được cho là nguyên nhân gây ra các biến chứng tiểu đường, đồng thời giảm hình thành methylglyoxal, một trong những tiền chất của AGEs. Đồng thời, Met có thể cải thiện khả năng chống oxi hóa của tế bào và tăng tổng hợp collagen loại I (COL-I) bằng cách ức chế sự biểu hiện của ROS nội bào và các enzyme thủy phân protein cấu trúc liên quan. Bên cạnh đó, khả năng kết hợp của Met và HPMC đã được chứng minh qua việc điều chế thành công viên nén nền bằng phương pháp tạo hạt ướt, cho phép kéo dài thời gian giải phóng Met qua đường uống lên đến 8 giờ. Tuy nhiên, theo sự hiểu biết của chúng tôi, cho đến nay vẫn chưa có nghiên cứu về bào chế hệ hydrogel HPMC chứa Met nhằm mục đích chống oxi hóa. Đồng thời, khả năng giải phóng Met từ hydrogel cũng chưa được nghiên cứu cụ thể.

Từ những cơ sở luận điểm trên, nghiên cứu bào chế và đánh giá tính chất của các hệ hydrogel HPMC chứa Met (HPMC-Met) và khảo sát khả năng chống oxi hóa của các chế phẩm nhằm mục đích ứng dụng như một sản phẩm mỹ phẩm.  

1. Vật liệu

HPMC K100M (Trung Quốc), Met thương mại (Dược Hậu Giang, Cần Thơ), ascorbic acid (99%, Đức), 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH, Đức), ethanol (Trung Quốc), methanol (Trung Quốc), NaCl, Na₂HPO₄, KH₂PO₄, HCl và một số hóa chất, thiết bị phục vụ nghiên cứu khác.

2. Xây dựng và thẩm định quy trình định lượng metformin

Nồng độ (hàm lượng) của Met được xác định dựa trên khả năng hấp thụ bức xạ tử ngoại (UV-Vis) của Met theo định luật Lambert-Beer, ở bước sóng 233 nm. Cụ thể, một lượng bột tương đương với 0,1 g Met được pha loãng thành dung dịch chuẩn bằng nước cất, quy trình định lượng Met trong dung dịch sau đó được thẩm định theo quy định của Hội nghị quốc tế về hài hòa hóa các thủ tục đăng ký dược phẩm (ICH) bao gồm các chỉ tiêu sau:

Độ tuyến tính: Chuẩn bị dãy nồng độ dung dịch Met (0,0625-2,0000 μg/mL), từ đó xây dựng đường chuẩn mối quan hệ giữa nồng độ và độ hấp thụ. Điều kiện cần đạt là R² > 0,9950, theo ICH.

Độ đúng: Độ đúng của một quy trình phân tích biểu diễn sự đồng nhất giữa giá trị tìm thấy với giá trị thực, trong ba mẫu thử thêm chuẩn với nồng độ 80%, 100% và 120%, thông qua tỷ lệ % tìm lại chuẩn được xác định theo công thức (1). Điều kiện % tìm lại cần nằm trong khoảng 98-102%.

Tỷ lệ (%) tìm lại =𝐶_{𝑡ì𝑚 𝑙ạ𝑖}/𝐶_{𝑡ℎự𝑐}×100 (1)

Độ chính xác: Độ chính xác trong nghiên cứu được biểu thị dưới dạng độ lệch chuẩn tương đối (RSD-relative standard deviation) của sáu mẫu ở cùng nồng độ. RSD được tính theo công thức (2) và (3). Điều kiện RSD cần phải < 2%.

3. Bào chế hydrogel trắng (blank hydrogel) từ HPMC

Hydrogel HPMC trắng ở các nồng độ 0,6%, 0,8%, 1,0% (w/v) được chuẩn bị bằng cách hòa tan lần lượt một khối lượng bột HPMC (300, 400, 500 mg) trong 50 mL dung môi ethanol: nước với nhiều tỷ lệ về thể tích (3:7, 4:6, 5:5, 6:4, 7:3) ở nhiệt độ 80°C và khuấy từ 1500 vòng/phút. Sau đó, cảm quan, thời gian hóa gel và độ nhớt gel được đánh giá.

4. Bào chế hydrogel HPMC chứa Met (HPMC-Met)

Hydrogel HPMC-Met ở các nồng độ Met 2%, 5%, 10% (w/v) được chuẩn bị bằng cách hòa tan lần lượt một khối lượng bột Met (100, 250, 500 mg) trong 50 mL dung môi ethanol:nước với các tỷ lệ về thể tích tương tự Mục 3 ở nhiệt độ từ 80°C và khuấy từ 1500 vòng/phút. Tiếp theo, 400 mg bột HPMC được thêm vào hỗn hợp trên để tạo gel. Sau đó, cảm quan, thời gian hóa gel và độ nhớt gel được đánh giá.

5. Đánh giá tính chất lý hóa của hydrogel

Hydrogel HPMC trắng và HPMC-Met sau khi được bào chế sẽ được đánh giá tính chất lý hóa theo ba tiêu chuẩn sau:

Cảm quan: 0,5 g hydrogel ở các nồng độ khác nhau được trải đều ra tờ giấy trắng. Các tiêu chí về cảm quan như độ mịn, mềm, không có mùi lạ, không cứng lại hay tách lớp ở điều kiện thường và không được chảy lỏng ở nhiệt độ 37°C, được đánh giá.

Thời gian hóa gel: Khoảng thời gian từ lúc bột HPMC bắt đầu tan trong dung môi ethanol:nước đến khi bắt đầu tạo thành hydrogel.

Độ nhớt: Độ nhớt của các chế phẩm (1 g) được đo ở 25 ± 0,5°C bằng máy đo độ nhớt Brookfield model DV-E (Hoa Kỳ), sử dụng cấu hình tấm song song 40 mm với tốc độ quay 15 vòng/phút.

6. Đánh giá khả năng giải phóng Met của hydrogel HPMC-Met

Một (1) g HPMC-Met được tiếp xúc với 5 mL dung dịch đệm (pH 5,5, mô phỏng pH da người). Sau đó, hỗn hợp được lắc đều với tốc độ 150 vòng/phút trong 150 phút trên máy lắc. Tại mỗi thời điểm khảo sát (30 phút, 60 phút, 90 phút, 120 phút, 150 phút), 1 mL mẫu được rút ra và 1 mL dung dịch đệm tương ứng được thêm vào. Hàm lượng Met giải phóng được xác định bằng phương pháp đo quang UV-Vis ở bước sóng 233 nm. Phần trăm giải phóng tích lũy (% T) Met từ hydrogel HPMC-Met.

7. Đánh giá khả năng chống oxi hóa in vitro của hydrogel

Khả năng chống oxi hóa in vitro của hydrogel được đánh giá thông qua hiệu quả trung hòa gốc tự do DPPH có hiệu chỉnh

Đối với Met, 40 μL DPPH trong methanol (1 mg/mL) được thêm vào 960 μL hỗn hợp gồm dung dịch Met và methanol ở các nồng độ khác nhau (0, 5, 10, 20, 40, 60, 80 mg/mL). Hoạt động bắt gốc tự do của mẫu thử và chất chuẩn (vitamin C, 1-6 μL/mL trong methanol) được đo tại bước sóng 517 nm sau 30 phút ủ trong tối ở 25°C. Hiệu suất trung hòa gốc tự do sau đó được tính toán theo công thức (5) và giá trị IC₅₀ được xác định dựa trên các đường cong hiệu chuẩn giữa hiệu suất quét gốc tự do và nồng độ mẫu.

Hiệu suất quét gốc tự do (%) =A_bs1−A_bs2/A_bs1×100 (5)

Trong đó, A_bs1 và A_bs2 lần lượt thể hiện độ hấp thụ của mẫu trắng và mẫu thử.

Đối với HPMC-Met, 960 μL hỗn hợp gồm HPMC-Met (100 mg/mL Met) được trộn với 40 μL dung dịch DPPH trong methanol (1 mg/mL) để thu được các mẫu thử với các nồng độ khác nhau (0, 5, 10, 20, 40, 60, 80 mg/mL). Hoạt động bắt gốc tự do của các mẫu được đo tại bước sóng 517 nm sau 30 phút ủ trong tối ở 25°C, hiệu suất trung hòa gốc tự do được tính toán theo công thức (5), với hydrogel HPMC trắng là mẫu trắng.

8. Phân tích thống kê

Các thí nghiệm định lượng được tiến hành ba lần để xác nhận kết quả và dữ liệu được báo cáo là giá trị trung bình ± SD (độ lệch chuẩn). Kiểm định sự khác biệt và phân tích phương sai (ANOVA) được sử dụng cho mục đích thống kê, khi cần thiết, với giá trị p < 0,05 để so sánh có ý nghĩa.

9. Kết luận

Nghiên cứu đã bào chế và đánh giá thành công hydrogel HPMC-Met (chứa metformin) với nhiều tỷ lệ dung môi ethanol:nước cất khác nhau. Các chế phẩm đều đảm bảo các tiêu chí về cảm quan, thời gian hóa gel và độ nhớt. Các hydrogel HPMC-Met thể hiện đặc tính giải phóng từ từ Met trong môi trường pH 5,5. Việc giải phóng chậm Met trong 150 phút khảo sát có thể được ứng dụng làm thuốc phóng thích kéo dài, duy trì lâu dài tác dụng của Met. Đồng thời, hydrogel vẫn đảm bảo được hoạt tính chống oxi hóa của Met. Tóm lại, hydrogel HPMC là một hệ thống vận chuyển thuốc tiềm năng cho Met và có thể được tiếp tục nghiên cứu trong dẫn truyền các hoạt chất khác.