HP-β-CD Tá dược cải thiện hòa tan và ổn định thuốc tiêm

1. Nguồn gốc và đặc điểm Hydroxypropyl-β-cyclodextrin

Hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HP-β-CD) là dẫn xuất bán tổng hợp của β-cyclodextrin, được tạo thành bằng cách gắn các nhóm hydroxypropyl vào các nhóm hydroxyl của phân tử β-cyclodextrin. Sự biến đổi cấu trúc này giúp cải thiện đáng kể độ tan trong nước, giảm độc tính trên thận và hạn chế hiện tượng kết tinh so với β-cyclodextrin nguyên thủy.

Nhờ khả năng tạo phức bao với nhiều hoạt chất kém tan trong nước, HP-β-CD hiện là một trong những tá dược được sử dụng rộng rãi nhất trong các chế phẩm thuốc tiêm. Tá dược này giúp tăng độ hòa tan, cải thiện độ ổn định hóa học cho các hoạt chất có tính kỵ nước mà không cần sử dụng lượng lớn dung môi hữu cơ hoặc chất diện hoạt.

Hiện nay, HP-β-CD đã được chấp nhận sử dụng trong nhiều chế phẩm tiêm bởi các cơ quan quản lý như FDA và EMA, với nhiều sản phẩm thương mại đã được lưu hành trên thế giới.

2. Cấu trúc và đặc tính hóa lý của HP-β-CD

HP-β-CD vẫn giữ nguyên cấu trúc hình nón cụt đặc trưng của cyclodextrin gồm:

• Khoang bên trong kỵ nước
• Bề mặt ngoài ưa nước
• Khối lượng phân tử trung bình khoảng 1.300–1.500 Da (phụ thuộc mức độ thế hydroxypropyl).

Việc gắn các nhóm hydroxypropyl mang lại nhiều ưu điểm:

• Tăng độ tan trong nước từ khoảng 18 mg/mL của β-CD lên trên 500–600 mg/mL.
• Giảm khả năng tạo tinh thể.
• Giảm tương tác với cholesterol của màng tế bào.
• Giảm nguy cơ độc tính trên thận.
• Phù hợp với các chế phẩm tiêm truyền và tiêm tĩnh mạch.

3. Cơ chế hoạt động của phức bao HP-β-CD

Khoang kỵ nước của HP-β-CD có khả năng bao lấy một phần hoặc toàn bộ phân tử hoạt chất kỵ nước thông qua các tương tác không cộng hóa trị. 

API + HP-β-CD ⇌ API–HP-β-CD complex

Quá trình này giúp hoạt chất vẫn được giữ ở trạng thái tự do và phức bao luôn ở trạng thái cân bằng động. Sau khi tiêm vào cơ thể, phức sẽ nhanh chóng phân ly khi hoạt chất được hấp thu hoặc phân bố, giải phóng hoạt chất để phát huy tác dụng điều trị.

4. Tại sao chọn HP-β-CD trong bào chế thuốc tiêm

• Tăng độ hòa tan biểu kiến: Đối với các hoạt chất có độ tan rất thấp, HP-β-CD làm tăng đáng kể lượng hoạt chất hòa tan trong dung môi. Cơ chế này giúp giảm hiện tượng kết tủa, tăng nồng độ hoạt chất hòa tan, duy trì dung dịch trong suốt, cải thiện sinh khả dụng đối với các hoạt chất đường tiêm. Mức tăng độ hòa tan có thể đạt từ vài lần đến hàng trăm lần, tùy thuộc cấu trúc hóa học của hoạt chất và hằng số tạo phức.
• Bảo vệ hoạt chất khỏi phân hủy, tăng độ ổn định thuốc tiêm: Khi được bao trong khoang cyclodextrin, phần hoạt chất nằm bên trong sẽ ít tiếp xúc với oxy, ánh sáng, độ ẩm và ion kim loại, từ đó giúp bảo vệ và ổn định các hoạt chất nhạy cảm trong thuốc tiêm. Điều này góp phần kéo dài thời hạn sử dụng của thuốc.
• Hạn chế kích ứng tại vị trí tiêm: Do hoạt chất được bao một phần trong khoang HP-β-CD, lượng hoạt chất tự do tiếp xúc trực tiếp với mô sẽ giảm. Điều này giúp giảm kích ứng mô, giảm đau khi tiêm và giảm nguy cơ kết tủa hoạt chất tại vị trí tiêm.
• Giảm nhu cầu sử dụng dung môi hữu cơ: Việc sử dụng HP-β-CD giúp giảm hoặc loại bỏ đáng kể các dung môi trợ tan như ethanol, propylene glycol, polyethylene glycol, benzyl alcohol, nhờ đó giảm cảm giác đau, giảm kích ứng và nguy cơ độc tính của các dung môi này.
• Tăng tính tương thích sinh học: HP-β-CD ít gây tan máu và ít độc thận hơn so với β-CD, có khả năng dung nạp tốt khi sử dụng đường tiêm với liều phù hợp, được sử dụng rộng rãi trong nhiều thuốc tiêm đã được phê duyệt.
• Dễ phối hợp với các tá dược khác: HP-β-CD tương thích với nhiều hoạt chất và tá dược, giúp tối ưu hóa công thức thuốc tiêm.

5. Các chế phẩm ứng dụng HP-β-CD hiện nay

HP-β-CD được sử dụng trong thuốc tiêm với các ứng dụng:

• Tăng độ hòa tan
• Bảo vệ và ổn định hoạt chất
• Giảm kích ứng, giảm đau
• Kéo dài tuổi thọ chế phẩm

Ngoài thuốc tiêm tĩnh mạch, HP-β-CD còn được ứng dụng trong:

• Thuốc tiêm bắp
• Thuốc tiêm dưới da
• Thuốc nhỏ mắt vô khuẩn
• Thuốc tiêm đông khô
• Chế phẩm sinh học cần ổn định hoạt chất

Một số hoạt chất phù hợp sử dụng HP-β-CD: