Dược phẩm và mỹ phẩm nano là gì? Quy định và an toàn riêng

Nhà thuốc Ngọc Anh – Chương 5: Dược phẩm và dược mỹ phẩm nano nano-  Dr.Adnan Nasir

Nguồn: Dược mỹ phẩm và ứng dụng trong thẩm mỹ

Bác sĩ: PATRICIA K.FARRIS

Giới thiệu

Công nghệ nano là ngành nghiên cứu vật liệu có kích thước 1-100 nm. Các lĩnh vực liên quan đến công nghệ nano bao gồm y sinh, quang học, điện tử, hóa học, kỹ thuật, thực phẩm và mỹ phẩm. Y học nano và nano trong da liễu học được chi phối bởi hệ thống phân phối thuốc phân tử nano. | Các hạt nano có trong tự nhiên bao gồm virus, protein vận chuyển lipid, endosome và những thể vùi vi khuẩn. Vật liệu nano tổng hợp (hạt nano, ống nano cacbon, dây nano, fullerene, chấm lượng tử) có thể có những đặc điểm và hình thái (hóa học, vật lý, sinh học, điện tích) khác so với hầu hết các bản sao của chúng. Các hạt nano có khả năng vượt qua các hàng rào sinh học, tích tụ có chọn lọc tại các vị trí có khối u hoặc viêm nhiễm, đồng thời tăng khả năng hòa tan thuốc và các thành phần hoạt tính khác. Những điều này tiềm ẩn những lợi ích cũng như rủi ro cho các nhà sản xuất, người vận chuyển và người tiêu dùng. Các tiêu chuẩn đã được phát triển ở Mỹ, Châu u và Nhật Bản để đánh giá những mối nguy hiểm này và cho phép đưa ra các quy trình xử lý và tiêu hủy phù hợp để giảm thiểu độc tính và sự tiếp xúc với môi trường nhằm thúc đẩy nghiên cứu và thương mại hóa công nghệ nano.

Công nghệ nano trong da liễu

Da liễu cần có phương pháp điều trị mới. Trong vài năm qua cơ quan Quản lý dược phẩm và thực phẩm của Mỹ đã phê duyệt rất ít các liệu pháp điều trị mới cho bệnh da liễu. Tương lai của da liễu đòi hỏi phải tạo ra nhiều phương pháp điều trị mới, mang lại mục đích mới cho các phương pháp điều trị hiện có với chỉ định mới hoặc nâng cao phương thức điều trị. Với công nghệ nano, tất cả điều này là có thể.

Các hạt nano được sử dụng trong mỹ phẩm bao gồm nhũ tương nano, tinh thể nano, micelles, viên nang nano cao phân tử, niosome, liposome, chất mang lipid cấu trúc nano, hạt nano lipid rắn, dendrimer, fullerene và ống nano carbon. Các hạt nano dùng trong lọc tia cực tím bao gồm hạt nano khoáng chất có chứa kẽm, sắt hoặc titan. Các hạt nano carbon bao gồm ống nano carbon và fulleren đang được khám phá về các đặc tính chống oxy hóa mạnh của chúng.

Chất mang nano

Một trong những điểm nổi bật của công nghệ nano là sự phát triển của các chất mang nano. Mục đích của chất mang nano là đóng gói, vận chuyển một cách an toàn và chắc chắn một phần của vật chủ (có thể là một mô, tế bào, hoặc là cấu trúc dưới tế bào) đến một nơi khác một cách có kiểm soát. Vật liệu nhang nano tồn tại sẵn trong tự nhiên. Chúng bao gồm virus bảo vệ, vận chuyển DNA và RNA của virus; hạt nano lipoprotein dùng để đóng gói và vận chuyển lipid kỵ nước trong môi trường nước của huyết tương; exosome là những túi có kích thước nano chứa các mi-croRNA điều hòa là trung gian giao tiếp giữa tế bào – tế bào. Vật mang nano lý tưởng phải an toàn, ổn định và có khả năng vận chuyển một hay nhiều chất hoạt động. Ví dụ về chất mang nano tổng hợp bao gồm liposome, nio-some, ethosome và các hạt nano đa chức năng (Hình 5.1, 5.2 và 5.3). Bằng kỹ thuật kích thước, hình ảnh và các đặc tính hóa lý của các hạt nano, có thể đưa các thành phần hoạt tính đến các vị trí mong muốn trong thượng bì hoặc trung bì với độc tính tối thiểu. Độ sâu và tốc độ thẩm thấu của thuốc có thể được tăng cường bởi công nghệ phần phối nano.

Sửa đổi và chức năng hỏa hạt nano

Kỹ thuật của các hạt nano để thiết kế các thông số kỹ thuật (chẳng hạn như khả năng khếch tán mong muốn, tính ổn định, tính sinh khả dụng, mô đích, động học) dựa vào chức năng hóa cẩn thận. Điều này đạt được thông qua nhiều phương tiện

Ví dụ như, liên kết cộng hóa trị amide, este hoặc kết nối avidin-biotin, liên kết điện tích, van der Waals, khả năng trộn lẫn chọn lọc hoặc trùng phân phân lớp. Các hạt cần được thiết kế để kiểm soát tính ổn định cũng như đặc tính tích hợp của chúng. Các lớp phủ như polyethylen glycol bảo vệ các hạt nano khỏi quá trình thanh thải của hệ lưới nội mô. Điện tích của hạt có thể ảnh hưởng đến độ thẩm thấu. Ví dụ như, liposome tích điện dương có thể đi sâu vào nang lông hơn liposome tích điện âm. Màng tế bào tích điện âm, và các hạt nano mang điện tích dương thì đễ dàng thẩm thấu hơn so với các hạt tích điện âm.

Phân tử nano trong da liễu

Bảo vệ quang học

Nhiều nghiên cứu đoàn hệ lớn và kéo dài đã xác định vai trò quan trọng của việc ngừa ung thư tế bào hắc tố và ung thư da tế bào không hắc tố bằng cách chống nắng. Các phương pháp bảo vệ quang học truyền thống bao gồm chất ngăn chặn vật lý, chất chống oxy hóa và chất tăng cường sửa chữa DNA. Các hạt nano chứa kẽm và titan dioxide có tác dụng tán xạ, hấp thụ và phản xạ tia cực tím. Ban đầu có mối lo ngại về tính an toàn của các hạt nano này, tuy nhiên các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng những hạt nano này không xâm nhập vào lớp thượng bì nguyên vẹn hay là bị hấp thụ vào cơ thể. Kem chống nắng vật lý vô cơ được phủ bằng silicone hoặc dimethicone làm giảm khả năng tạo ra các phản ứng oxy hóa.

Kem chống nắng nano phân bổ đều hơn trên da và ít tạo khoảng trống hơn có thể nâng cao hiệu quả bảo vệ quang học. Các hạt nano cũng được hấp thụ chặt chẽ hơn vào da và lưu lại trên bề mặt da lâu hơn do đó số lần cần bôi lặp lại ít hơn. Kem chống nắng chứa endonuclease giúp tăng cường sửa chữa DNA có thể có lợi cho những bệnh nhân bị suy giảm miễn dịch hoặc những người có bệnh da di truyền ảnh hưởng đến việc sửa chữa DNA.

Kem chống nắng hiệu quả hơn khi ở dạng phân tử nano. Kem chống nắng ưa dầu như là 2-OH-methoxy-benzophenone (OMB) có thể được đóng gói thành các hạt nano lipid rắn và các hạt nano chitosan cao phân tử. Các phân tử nano phần tán đều trên mặt da. Việc đóng gói đặc hơn và hấp thụ đồng đều hơin này cho phép giảm một nửa nồng độ OMB trong các chế phẩm phân tử nano so với dạng nhũ tương tiêu chuẩn. Việc sử dụng ít các chất hấp thụ ánh sáng giúp tiết kiệm chi phí sản xuất cũng như sự giảm tiếp xúc của chúng với môi trường và người dùng. Khi kết hợp vật mang lipid cấu trúc nano với TiO2, OMB tạo ra một sản phẩm có chỉ số SPF cao hơn so với việc chỉ dùng một trong hai chất

Trẻ hóa da

Việc sử dụng retinoid để chống lão hóa da đã được chứng minh. Retinoid liên kết với các thụ thể nhân để tạo ra một chuỗi phản ứng dẫn đến việc sửa chữa tổn thương da do tia cực tím gây ra, làm mới thượng bì và tăng sinh collagen ở lớp bì. Retinol dạng bối có thể gây khô da và kích ứng da. Các hạt nano rắn chứa retinol tập trung chủ yếu vào phía trên của lớp sừng. Nó cũng giải phóng retinol từ từ trong 6 giờ. Các đặc tính này có thể cải thiện khả năng dung nạp và hiệu quả của retinol. Các hạt nano lipid rắn có chứa tretinoin và isotretinoin chỉ khu trú trong lớp thượng bì, không có sự hấp thụ toàn thân và giải phóng từ từ nên ít gây kích ứng hơn.

Botulinum toxin thường được tiêm vào cơ xương đặc biệt là mặt ở các nếp nhăn. Đau và bầm tím liên quan đến liệu pháp này có thể được giải quyết bằng thuốc thoa tại chỗ. Phân phối thuốc qua da được tăng cường với các hạt nano. Các chế phẩm nano thoa của botulinum toxin đã được nghiên cứu trên mô hình động vật và trong các thử nghiệm thí điểm trên người cho thấy hiệu quả làm liệt cơ xương cũng như các nếp nhăn động. Các tác dụng phụ như sụp mi, nhìn đôi do tự dùng thuốc đã làm hạn chế khả năng cung cấp thuốc tại phòng khám.

Hương liệu

Nước hoa thường chứa các hợp chất dễ phân tán và bay hơi. Tính ứng dụng của nước hoa được quyết định bởi mùi hương và đặc tính tỏa hương. Việc tỏa hương nhiều sẽ dẫn đến việc một lúc tỏa ra rất nhiều nước hoa và sau đó thì không còn nữa. Tuy nhiên, nếu hương liệu được liên kết quá chặt với chất mang của chúng thì nó sẽ ổn định nhưng giải phóng rất ít nên mất đi công dụng. Khi hương liệu được kết hợp vào các hạt nano lipid rắn sẽ giúp cho nước hoa và xà phòng tỏa ra mùi hương liên tục, kéo dài. Việc sử dụng mùi hương để xua đuổi côn trùng cũng được khám phá. Tinh dầu chanh và N,N-diethyl-meta-toluamide (DEET) trong các chế phẩm liposomal đã cho thấy động học tỏa hương bền vững.

Rám nắng

Nitric oxide có liên quan đến một số hoạt động quan trọng của da bao gồm ngăn ngừa mầm bệnh, lành thương và viêm (ví dụ như bệnh vẩy nến). Vai trò của nitric oxide trong việc nhuộm màu da bằng mỹ phẩm và bảo vệ quang học đã được công nhận. Nó là một chất dễ bay hơi và không ổn định. Các hợp chất mang nano giải phóng và ổn định nitric oxide đã phát triển để chữa lành vết thương. Sự cải tiến trong mỹ phẩm bôi ngoài da có thể hữu ích cho việc tạo ra một thế hệ kem chống nắng và chất làm rám nắng mới.

Nanofiber (sợi nano)

Sợi nano là những sợi có đường kính <1 um. Điều này cho phép tỷ lệ diện tích bề mặt trên khối lượng rất lớn, theo thứ tự 100 m2/gm. Sợi nano có thể được sản xuất bằng nhiều kỹ thuật khác nhau. Chất nền có thể là tự nhiên (chitosan, collagen, gelatin, casein, hyaluronic acid, protein to tằm, chitin, fibrinogen) hoặc polyme tổng hợp. Có thể kiểm soát một số thông số để tổng hợp sợi bao gồm polyme, dung dịch polyme (trọng lượng phân tử, độ dẫn điện, độ nhớt, sức căng bề mặt) và cài đặt xử lý (cường độ dòng điện, hiệu điện thế, tốc độ dòng chảy, thiết kế mao quản). Chúng cho phép chế tạo chính xác nhiều loại sợi với hình thái, cấu trúc phân tử và tính chất cơ học khác nhau. Các sợi nano electrospun đã được sử dụng cho các microgel, chế tạo mô, chữa lành thương, và phân phối thuốc (erythromycin, methylene blue, itraconazol, tetracylin, thuốc chữa lành thương). Mỹ phẩm nano chứa vàng, vitamin A và E đang được sử dụng để làm mặt nạ.

Rụng tóc

Bởi vì các phân tử nano tập trung chủ yếu ở nang lông, do đó khám phá về việc sử dụng chúng trong điều trị các bệnh lý về tóc đang được mở rộng. Sự bao bọc của các chất nuôi dưỡng nang tóc trong các phân tử nano đã làm tăng tính thẩm của chúng so với các chất ở dạng nước. Phân tử nano Hinokitiol vượt trội hơn so với dung dịch nước trong việc chuyển tóc từ giai đoạn telogen sang giai đoạn angagen. Các hạt nano minoxil được làm từ việc đồng trùng hợp khối của poly ( caprolactone) và polyethylen glycol đã tăng khả năng xâm nhập vào nang tóc. Finasteride đã được kết hợp vào trong liposonie để phân phối thuốc tại chỗ. Các chất kháng adrogen như RU 58841 đã được kết hợp vào các hạt nano lipid rắn, đã chứng minh tăng khả năng thẩm thấu và xâm nhập của thuốc. Các chế phẩm liposomal của cyclosporin A kích thích lông mọc lại ở các mô hình chuột bị rụng lông từng vùng. Các siRNA nhỏ được đóng gói trong các vi cầu cation rất hữu ích trong việc điều trị chứng rụng lông từng vùng ở mô hình chuột.

Rậm lông

Các thuốc anti-androgen như là aldosterone và cyproteroine acetate được dùng để điều trị chứng rậm lông. Thuốc thoa cyproterone dưới dạng phân tử nano đã được phát triển và có lợi trong việc điều trị chứng rậm lông. Nhóm thuốc Anti trypanosomal như là eflornithine được dùng để kiểm soát chứng rậm lông. Việc điều chế thuốc dưới dạng hợp chất nano làm tăng hiệu quả điều trị và đồng thời giảm độc tính của thuốc.

Nhuộm tóc

Chitosan là một polyelectrolyte tích điện dương. Nó ổn định hệ thống phospholipid lưỡng cực và có thể tạo thành phân tử nano, màng xốp, hydrogel và màng. Nó có ở trong biển là một chất tương thích sinh học, phân hủy sinh học và bám dính niêm mạc. Thuốc nhuộm tóc có chứa chitosan ít gây ra tác dụng phụ hơn so với thuốc nhuộm truyền thống.

Mụn trứng cá

Tuyến bã nhờn là một phần của đơn vị nang lông tuyến bã. Các hạt nano PLGA chứa adapalen đã được chứng minh là có hiệu quả hơn trong điều trị mụn trứng cá và trứng cá đỏ. Các nghiên cứu về thuốc nhuộm đã chỉ ra rằng phân tử nano PLA xâm nhập vào các nàng tóc và giải phóng thuốc nhuộm vào trong các tuyến bã nhờn. Nhóm thuốc retinoid thường gây kích ứng da, không ổn định và có thể hấp thụ vào tuần hoàn sẽ dung nạp tốt hơn dưới dạng phân tử nano. Benzoyl peroxide dạng hạt nano cho thấy khả năng dung nạp và hiệu quả cao hơn so với các dạng khác. Nhóm thuốc anti-androgen dưới dạng hạt nano cũng chứng minh hiệu quả tác động tại tuyến bã nhờn. Các hạt nano lipid rắn chứa cyproteroine acetate nằm khu trú chủ yếu tại tuyến bã kết quả là giảm sản xuất bã nhờn và mụn trứng cá.

Dưới dạng bào chế này thuốc không lan đến lớp bì xung quang dẫn đến việc giảm hấp thụ và giảm tác dụng phụ toàn thân.

Microneedle – lăn kim vi điểm

Kim vi điểm được chế tạo để đưa những chất có kích thước rất nhỏ vào da. Kim vi điểm có thể có bọc hay không, và có thể đặc hay là có lõi rỗng. Kim có thể được gắn lên một bản hoặc là con lăn. Hiện nay, kim được thiết kế chính xác về chiều dài, đường kính kim và lõi. Kim vi điểm được sản xuất bằng nhiều kỹ thuật khác nhau, một số là dựa vào ngành công nghiệp bán dẫn. Bằng cách kiểm soát kích thước và bề mặt kim, có thể sử dụng chúng làm thiết bị phân phối thuốc, mỹ phẩm một cách hiệu quả về chi phí và không đau. Phân phối trực tiếp giúp tăng cường hiệu quả của retinoid, hydroquinone và hyaluronic acid đồng thời giảm thời gian sử dụng thuốc tê lidocain. Quá trình lành thương sau sử dụng lăn kim vi điểm có thể dẫn đến sự tích tụ collagen tương đương với biện pháp ánh sáng cường độ cao (IPL). Lăn kim vi điểm kết hợp với rf vi điểm đã được chứng minh là làm giảm sẹo do mụn trứng cá. Lăn kim vi điểm có thể kết hợp với các liệu pháp khác để trẻ hóa da vùng mặt đa phương thức.

Quy định và an toàn

Số lượng các chế phẩm phân tử nano cho da đã bùng nổ trong thập kỷ qua từ vài chục vào năm 2005, lên hơn một nghìn vào năm 2012. Sự phát triển công nghệ nano trong thị trường thẩm mỹ và dược phẩm da liễu đã dẫn đến sự giao thoa trong hai lĩnh vực này. Sự phân biệt giữa mỹ phẩm và thuốc liên quan đến mục đích sử dụng. Nếu một sản phẩm được quảng cáo và dán nhãn là ảnh hưởng lên cấu trúc hoặc chứng năng của da thì sản phẩm đó được gọi là thuốc. Tuy nhiên, nếu nó đưa ra sự thay đổi ngoại hình chung chung thì được coi như là một loại mỹ phẩm. Sự xác nhận này là quan trọng, cho dù sản phẩm có tác động lên cấu trúc hoặc chức năng của da hay không. Ngày càng có nhiều dược mỹ phẩm nano phát triển và khả năng tác động của nó thông qua việc thay đổi cấu trúc và chức năng của da ngày càng tăng sẽ dẫn đến việc ngày càng có nhiều sản phẩm được gọi là thuốc. Quy trình quản lý đối với thuốc thì dài hơn và tốn kém hơn nhiều so với quản lý mỹ phẩm. FDA đang làm việc để phát triển các quy định nhằm giải quyết các chồng chéo tiềm ẩn và có thể tạo ra một danh mục phê duyệt riêng biệt cho các sản phẩm mỹ phẩm và dược mỹ phẩm nano.

Vượt qua được rào cản trên là một trong những mục tiêu chính của dược phẩm và dược mỹ phẩm nano. Tuy nhiên, sự xâm nhập của các hạt có hại không phải là một mục tiêu mong muốn. Các đặc điểm cơ bản của các hạt nano cần xem xét bao gồm hình dạng, kích thước, phạm vi kích thước, chất hoạt động bề mặt, màng bọc, tích điện, tỷ lệ bề mặt, mật độ lỗ, độ xốp, khả năng hòa tan trong nước, tính tích hợp, kích thước và pha của tinh thể (ví dụ như rutile và tinh thể anastate titanium dioxide khác nhau về phản ứng sinh học của chúng), khả năng oxy hóa khử, khả năng tạo các gốc tự do, khả năng hòa tan trong nước và trong dầu.

Hiểu rõ về các đặc tính này có thể thiết kế được cơ chế dự phòng an toàn để giảm thiểu độc tính ví dụ như phủ siliocat và mangan lên các hạt nano chống nắng để ngăn chặn sự hình thành các loại phản ứng oxy hóa và chế tạo chất liệu nano để giảm thiểu sự xâm nhập của sản phẩm. Các nghiên cứu về độc tính cần được thực hiện trên nuôi cấy mô cũng như trên mô hình động vật, đánh giá sự định vị của các hạt nano (cho dù trên bề mặt da, hay là thâm nhập sâu hơn), sự hấp thu vào tuần hoàn, tích lũy sinh học, sự tồn tại và sự đào thải của các hạt nano. Chỉ những hạt nano ít độc tính với khả năng tương thích sinh học, phân hủy sinh học và hiệu quả mới được xem xét sử dụng cho người tiêu dùng.

Kết luận

Công nghệ nano là ngành khoa học về thiết kế chính xác đến kích thước nano. Các đặc tính độc đáo của vật chất có kích thước này cho phép tạo ra một loại thuốc da liễu hoàn toàn mới được gọi là dược mỹ phẩm nano và dược phẩm nano. Việc sử dụng chất mang nano để ổn định thành thần hoạt tính và phân phối đúng mục tiêu, các vật liệu nano đang được sử dụng để phục hồi sức khỏe làn da và mang lại sức sống cho làn da cũng như giảm thiểu các bệnh về da. Bởi vì sự chồng lấp giữa mỹ phẩm và thuốc trong lĩnh vực công nghệ nano, do chính sách quản lý phê duyệt hiện hành rất khác nhau của cả hai nên các khuôn khổ quy định mới nhằm thúc đẩy việc giới thiệu vật liệu nano trong y học cũng như xã hội một cách an toàn, chi phí hợp lý cần được phát triển. Công nghệ nano báo trước một kỷ nguyên đổi mới và phát triển trong lĩnh vực da liễu.

Further reading

1. Badran MM, Kuntsche J, Fahr A. Skin penetration enhancement by a microneedle device (Dermaroller) in vitro:Dependency on needle size and applied formulation. Eur J Pharm Sci 2009; 36(4-5): 511-523.
2. Bikowski J. Del Rosso JQ. Benzoyl peroxide microsphere cream as monotherapy and combination treatment of acne. J Drugs Dermatol 2008; 7(6): 590-595.
3. Cafardi JA, Elmets CA. T4 endonuclease V: Review and application to dermatology Expert Opin Biol Ther 2008; 8(6): 829-838.
4. Nanopharmaceuticals and Nanocosme-ceuticals Clementoni MT, B-Roscher M, Munavalli, GS. Photodynamic photorejuvenation of the ace with a combination of microneedling, red light, and broadband pulsed light. Lasers Surg Med 2010; 42(2):50-159.
5. Collins A, Nasir A. Topical botulinum toxin. J Clin Aesthet Dermatol 2010; 3(3): 35-39.
6. Friedman A, et al. Susceptibility of Gram-positive and negative bacteria to novel nitric oxide-releasing nanoparticle technology. Virulence 2011; 2(3): 217-221.
7. Gittard S, et al. Deposition of antimicrobial coatings on microstereolithography-fabricated microneedles. JOM, Journal of the Minerals, Metals and Materials Society 2011; 63(6): namate-loaded solid lipid nanoparticles.

xem thêm: Các phương thức để tăng độ thâm nhập trên da là gì?