Herbal nanosuspensions là một nền tảng bào chế tiên tiến nhằm cải thiện độ tan, tốc độ hấp thu và sinh khả dụng của các hợp chất thảo dược kém tan trong nước. Bài báo này phân tích sâu bốn kỹ thuật tổng hợp nanosuspensions tiêu biểu: đồng nhất hóa áp suất cao (HPH), kết tủa dung môi, gel hóa ion, và kết tinh siêu âm. Mỗi kỹ thuật được đánh giá theo tiêu chí: hiệu suất bao gói, kiểm soát kích thước hạt và khả năng mở rộng. Đồng thời, bài viết đề xuất định hướng ứng dụng kỹ thuật tối ưu dựa trên nhóm hoạt chất chính có trong dược liệu tự nhiên như flavonoid, alkaloid, terpenoid và tinh dầu.
1. Giới thiệu
Dược liệu thiên nhiên sở hữu hoạt tính sinh học đa dạng nhưng thường hạn chế về độ tan trong nước, độ bền hóa học và khả năng thấm qua màng sinh học. Nanosuspensions – hệ phân tán keo chứa hoạt chất ở kích thước nano – là một giải pháp công nghệ hứa hẹn, đặc biệt phù hợp với các hợp chất kém tan, kỵ nước có trong thảo dược. Bài viết tập trung phân tích kỹ thuật tổng hợp chính, đồng thời đưa ra định hướng lựa chọn phương pháp phù hợp dựa trên đặc điểm nhóm hoạt chất dược liệu.
2. Các kỹ thuật tổng hợp Herbal Nanosuspensions
2.1 Đồng nhất hóa áp suất cao (High-Pressure Homogenization – HPH)
Đây là một kỹ thuật phổ biến trong công nghiệp dược phẩm để giảm kích thước tiểu phân bằng cách sử dụng lực cắt mạnh, va đập và xâm thực. Hỗn dịch thô chứa hoạt chất thảo dược (thường được phân tán sơ bộ trong môi trường nước cùng với chất ổn định như polysorbate 80 hoặc sodium lauryl sulfate) được bơm qua một khe hẹp với áp lực rất cao (từ 100 đến 1500 bar). Quá trình này phá vỡ tiểu phân xuống kích thước nano (100–500 nm). Có thể áp dụng kỹ thuật lặp lại nhiều chu kỳ để đạt kích thước mong muốn.
- Ưu điểm:
- Có thể mở rộng quy mô công nghiệp.
- Độ ổn định vật lý cao (zeta potential > ±30 mV).
- Phù hợp với các hoạt chất kỵ nước, bền nhiệt.
- Nhược điểm:
- Không thích hợp với hoạt chất dễ bị phân hủy nhiệt hoặc biến tính do áp lực.
- Cần thiết bị chuyên dụng đắt tiền.
2.2 Kết tủa dung môi – đối dung môi (Solvent-Antisolvent Precipitation)
Đây là kỹ thuật điều chế phổ biến trong phòng thí nghiệm và nghiên cứu tiền lâm sàng. Hoạt chất thảo dược (thường là flavonoid hoặc alkaloid kỵ nước) được hòa tan trong dung môi hữu cơ dễ bay hơi (như ethanol, acetone). Sau đó, dung dịch này được thêm vào một pha đối dung môi (thường là nước) chứa chất ổn định như HPMC hoặc PVP, dưới khuấy mạnh. Sự thay đổi độ hòa tan tức thời gây ra kết tủa các tiểu phân kích thước nano.
- Ưu điểm:
- Phù hợp với hoạt chất nhạy nhiệt.
- Quy trình đơn giản, chi phí thấp.
- Dễ kiểm soát kích thước tiểu phân thông qua tốc độ khuấy, nồng độ pha.
- Nhược điểm:
- Cần loại bỏ dung môi hữu cơ hoàn toàn.
- Nguy cơ kết tụ nếu không tối ưu hóa hệ ổn định.
2.3 Gel hóa ion (Ionic Gelation Method)
Kỹ thuật này đặc biệt phù hợp với polymer tự nhiên có khả năng gel hóa khi tiếp xúc với ion hóa trị cao. Ví dụ: chitosan (cation) được hòa tan trong dung dịch acid nhẹ, sau đó thêm từng giọt vào dung dịch TPP (tripolyphosphate) – một anion đa hóa trị. Sự tương tác ion giữa chitosan và TPP dẫn đến hình thành hạt nano gel.
- Ưu điểm:
- Không cần dung môi hữu cơ, thân thiện môi trường.
- Nhiệt độ thực hiện thấp, phù hợp hợp chất nhạy nhiệt.
- Polymer có khả năng kiểm soát giải phóng dược chất.
- Nhược điểm:
- Hạt dễ kết tụ nếu nồng độ không phù hợp.
- Khó kiểm soát đồng đều kích thước hạt.
2.4 Kết tinh siêu âm (Sonocrystallization)
Kỹ thuật này sử dụng sóng siêu âm (20–40 kHz) để kích thích quá trình kết tinh của hoạt chất trong dung dịch. Khi sóng siêu âm lan truyền qua môi trường lỏng, nó tạo ra các vùng áp suất cao và thấp xen kẽ, gây ra hiện tượng xâm thực – hình thành các bong bóng khí nhỏ. Khi bong bóng nổ, năng lượng lớn được giải phóng tạo điều kiện hình thành nhân kết tinh nhanh chóng và đồng đều.
- Ưu điểm:
- Tạo hạt kích thước nhỏ, phân bố hẹp.
- Phù hợp với hoạt chất nhạy nhiệt.
- Không cần thiết bị cao áp như HPH.
- Nhược điểm:
- Không dễ mở rộng quy mô.
- Yêu cầu kiểm soát nghiêm ngặt các thông số siêu âm (tần số, thời gian, công suất).
Mỗi kỹ thuật có đặc điểm riêng về cơ chế tạo hạt, yêu cầu nguyên liệu và điều kiện kỹ thuật. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào tính chất lý – hóa của hoạt chất thảo dược và yêu cầu bào chế của sản phẩm cuối.
3. Định hướng lựa chọn kỹ thuật theo nhóm hoạt chất thảo dược
| Nhóm hoạt chất thảo dược | Đặc điểm hóa lý chủ đạo | Kỹ thuật đề xuất tối ưu | Lý do lựa chọn |
|---|---|---|---|
| Flavonoid | Kém tan trong nước, nhạy nhiệt | Kết tủa dung môi | Tránh dùng nhiệt, kiểm soát kích thước tốt |
| Alkaloid | Có điện tích, hoạt tính mạnh | Gel hóa ion hoặc kết tinh siêu âm | Dễ tạo hạt mang điện tích, kiểm soát ổn định tốt |
| Terpenoid / tinh dầu | Dễ bay hơi, kỵ nước | HPH hoặc nano nhũ tương hóa | Bao gói tốt, phân tán ổn định, thích hợp đường uống hoặc bôi |
| Polyphenol | Bị oxy hóa, mất ổn định nhanh | Kết tinh siêu âm + chất ổn định sinh học | Tạo tinh thể đồng đều, bảo vệ hoạt chất |
4. Tài liệu tham khảo (References):
- Chaurasiya, P., & Ganju, E. (2024). Synthesis and evaluation of nanosuspension from Withania somnifera roots. Journal of Drug Delivery and Therapeutics, 14(10), 1-7.
- Al-Suwayeh, M. M., et al. (2023). Application of nanosuspensions in enhancing the bioavailability of phytoconstituents. Pharmaceutics, 17(1), 136. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics17010136
- Geetha, G., et al. (2014). Various techniques for preparation of nanosuspension – A review. International Journal of Pharma Research & Review, 3(9), 30–37.
- Krishna, V. A., & Patil, K. S. (2023). Formulation and evaluation of herbal nanosuspension of Scoparia dulcis. World Journal of Biology Pharmacy and Health Sciences, 13(1), 339–343.
- Nair, R., & Anandharamakrishnan, C. (2020). Recent advances in nanodelivery systems for bioactive phytochemicals: A review. Food and Bioprocess Technology, 13, 1–25.
- Khan, M. A., & Ansari, M. T. (2022). Recent trends in the preparation of herbal nanosuspensions: A review. Current Pharmaceutical Design, 28(9), 1201–1210.
- Farhang H. Awlqadr ( Volume 19, March 2025, 101661 ) Nanotechnology-based herbal medicine: Preparation, synthesis, and applications in food and medicine
Từ khóa: nanosuspension thảo dược, kỹ thuật tổng hợp, flavonoid, alkaloid, tinh dầu, gel hóa ion, kết tủa dung môi, HPH
