Aerosil
Aerosil là gì?
Aerosil hay Colloidal silicon dioxide là các silica kích thước tiểu phân rất nhỏ với kích thước chỉ khoảng 15 nm. Aerosil là các bột vô định hình, rất nhẹ, sáng, màu trắng xanh, không mùi, không vị.
- Tên hóa học và khối lượng phân tử: Silica – 60.08
- Cấu trúc hóa học SiO2
Các tên gọi của Aerosil tại một số quốc gia
Mỹ: Colloidal Silicon Dioxide
Anh : Colloidal Anhydrous Silica
Nhật: Light Anhydrous Silicic Acid
EU: Silica, Colloidal Anhydrous
Các tên thương mại khác
- Aerosil
- Cab-O-Sil
- Cab-O-Sil M-5P
Các chức năng của Aerosil
- Chất hấp phụ
- Chất chống đống bánh, kết tụ
- Chất ổn định nhũ tương
- Chất gây phân tán
- Chất tăng độ nhớt
- Chất ổn định nhiệt
- Chất làm trơn, điều hòa sự chảy
- Gây rã trong viên nén
Các ứng dụng trong kĩ thuật và xây dựng công thức bào chế của Aerosil
Colloidal silicon dioxide hay Aerosil được ứng dụng nhiều trong dược phẩm, mĩ phẩm và thực phẩm. Do kích thước tiểu phân nhỏ và diện tích bề mặt lớn đã làm cho aerosil có tính chất trơn chảy rất tốt. Chính tính chất này được ứng dụng trong việc điều hòa sự chảy khối bột được ứng dụng trong sản xuất viên nén, viên nang cũng như thuốc bột để đảm bảo sự đồng đều khối lượng ở các dạng thuốc này.
Các aerosil cũng được sử dụng để làm ổn định nhũ tương, đồng thời cũng là chất gây phân tán và tạo hệ thixotropic trong các gel thuốc và các chế phẩm thuốc bán rắn khác như thuốc đạn, thuốc mỡ, kem. Khi phối hơp với các thành phần khác có các chỉ số khúc xạ tương tự, gel trong suốt sẽ được hình thành. Độ nhớt tăng phụ thuộc vào độ phân cực của dung môi (các dung môi phân cực thường yêu cầu một nồng độ cao hơn của aerosil hơn các dung môi không phân cực). Độ nhớt của hệ này ít bị thay đổi bởi nhiệt độ. Tuy nhiên, những thay đổi trong pH của hệ có thể ảnh hưởng đến độ nhớt.
Trong các hệ aerosol, không chỉ cho những thuốc đường hít, aerosil còn được sử dụng để làm tăng sự phân tán của các tiểu phân, tránh kết tụ tiểu phân và tránh tắc vòi phun.
Trong các dạng thuốc rắn, aerosil được sử dụng như một chất gây rã cho viên nén và là tác nhân hấp phụ hơi ẩm trong khối bột nhờ đó mà khối bột luôn được tơi xốp không bị đóng bánh và dễ chảy.
Các aerosil cũng hay được thêm vào trong các chế phẩm thuốc đặt, những thuốc trong công thức có các tá dược thân dầu, để tăng độ nhớt, ngăn cản xa lắng trong quá trình pha chế và làm giảm tốc độ giải phóng của thuốc tại vị trí sử dụng.
Các earosil cũng là các chất hấp phụ trong quá trình pha chế các vi cầu sáp, là các chất làm đặc cho các chế phẩm dùng tại chỗ và cũng được sử dụng để làm tăng phân tán cho các vi cầu trong quá trình đông khô.
Bảng dưới đây là các ứng dụng của aerosil và nồng dộ sử dụng cho phép:
| Sử dụng | Nồng độ |
| Tạo sương (tron các aerosol) | 0.5-2.0 |
| ổn định nhũ tương | 1.0–5.0 |
| Điều hòa sự chảy | 0.1–1.0 |
| Tác nhân làm đặc và gây phân tán | 2.0–10.0 |
Các tiêu chuẩn dược điển của aerosil
| Các tiêu chuẩn | Dược điển Nhật | Dược điển châu Âu | Dược điển Mỹ |
| Định tính | + | + | + |
| Các tính chất lý hóa | – | + | – |
| PH (nồng độ 4%) | – | 3.5–5.5 | 3.5–5.5 |
| Arsen | =< 5 ppm | – | =< 8 µg/g |
| Chloride | =< 0.011% | =< 250 ppm | – |
| Kim loại nặng | =< 40 ppm | =< 25 ppm | – |
| Nhôm | + | – | – |
| Canxi | + | – | – |
| Sắt | =< 500 ppm | – | – |
| Mất KL do làm khô | =< 7.0% | – | =< 2.5 % |
| Mất KL dưới lửa | =< 12.0% | =< 5% | =< 2.0% |
| Kiểm tra thể tích | >= 70 mL | – | – |
| Đính lượng | >= 98.0% | 99.0–100.5% | 99.0–100.5% |
Các tính chất đặc trưng của aerosil
- Tính acid/ bazo: pH = 3.8–4.2 (4% phân tán trong nước) và 3.5-4.0 (10% phân tán trong nước) với Cab-O-Sil M-5P
- Khối lượng riêng (bình thường) : 0.029-0.042 g/cm3
- Nhiệt độ nóng chảy 1600ᵒC
- Độ ẩm
- Phân bố kích thước tiểu phâ: kích thước tiểu phân ban đầu là từ 7- 16 nm. Aerosil khi bị kết tự lại sẽ có kích thước từ 10- 200 µm
- Chỉ số khúc xạ: 1.46
- Độ tan: không tan trong các dung môi hữu cơ, nước, dung dịch acid ngoại trừ acid hydrofluoric; tam trong các dung dịch kiềm ở nhiệt độ cao. Khi phối hợp với nước sẽ tạo một hệ keo phân tán. Với các aerosil độ tan trong nước là 150 mg/L tại 25ᵒC (pH 7).
- Mật độ riêng 2.2
- Diện tích bê mặt riêng: 100–400 m2 /g phụ thuộc vào các loại khác nhau. Rất nhiều loại của aerosil là sãn có trên thị trường và được sản xuất bởi các quá trình và dây chuyền khác nhau. Việc thay đổi này không ảnh hưởng đến nông độ, mật độ riêng, chỉ số khúc xạ, diện tích bề mặt và trọng lượng riêng của aerosil.
Bảng các tính chất vật lý của một số các sản phẩm thương mại của aerosil:
| Các loại/ cấp | Diện tích bề mặt riêng (m2/g) | Mật độ sau nén (g/cm3) |
| 130 | 130 +/- 25 | 0.05 |
| 130v | 130 +/- 25 | 0.12 |
| 200 | 200 +/- 25 | 0.05 |
| 200v | 200 +/- 25 | 0.12 |
| 300 | 300 +/- 30 | 0.05 |
| 300 | 300 +/- 30 | 0.12 |
| 380 | 380 +/- 30 | 0.05 |
| 380 | 380 +/- 30 | 0.12 |
Aerosil
| Các loại/ cấp | Diện tích bề mặt riêng (m2/g) | Khối lượng riêng sau nén (g/cm3) |
| LM-5 | 130 +/- 25 | 0.04 |
| LM-50 | 150 +/- 25 | 0.04 |
| M-5 | 200 +/- 25 | 0.04 |
| H-5 | 325 +/- 25 | 0.04 |
| EH-5 | 390 +/- 40 | 0.04 |
| M-7D | 200 +/- 25 | 0.10 |
Cab-O-sil
| Các loại/ cấp | Diện tích bề mặt riêng (m2/g) | Khối lượng riêng sau nén (g/cm3) |
| S13 | 125 +/- 15 | 0.05 |
| V15 | 150 +/- 20 | 0.05 |
| N20 | 200 +/- 30 | 0.04 |
| T30 | 300 +/- 30 | 0.04 |
| T40 | 400 +/- 40 | 0.04 |
| H15 | 120 +/- 20 | 0.04 |
| H20 | 170 +/- 30 | 0.04 |
| H30 | 250 +/- 30 | 0.04 |
| H2000 | 140 +/- 30 | 0.22 |
| H3004 | 210 +/- 30 | 0.08 |
| H2015 | 110 +/- 30 | 0.20 |
| H2050 | 110 +/- 30 | 0.20 |
Wacker HDK
Độ ổn định và điều kiện bảo quản aerosil
Các aerosil rất hút ẩm và nó có khả năng hút một lượng lớn hơi ẩm mà không bị chảy lỏng. Khi được sử dụng dụng trong các hệ dung dịch nước tại pH 0–7.5, aerosil có hiệu quả trong việc tăng độ nhớt cho hỗn hợp này. Tuy nhiên, tại một khoảng pH lớn hơn 7.5, khả năng tăng độ nhớt của của aerosil bị giảm xuống; và tại pH lớn hơn 10.7, khà năng này mất hoàn toàn bởi vì aerosil không hòa tan chuyển thành dạng muối silicate. Bột aerosil nên được bảo quản trong các tủ hoặc phòng kín.
Tính tương hợp của Aerosil
Aerosil không tương hợp trong các dạng bào chế với diethylstilbestrol.
Phương pháp sản xuất aerosil
Aerosil được điều chế từ chlorosilane như tetrachloride silicon tại 1800 ᵒC bằng việc sử dụng ngọn lửa oxy- hydrogen hóa. Sau đó làm lạnh nhanh từ trạng thái nóng chảy giữa quá trình sản xuất để tạo ra sản phẩm duy trì trạng thái vô định hình.
Độ an toàn của aerosil
Aerosil được sử dụng rộng rãi trong các dạng bào chế đường uống và được coi như một tá dược không gây kích ứng hay độc tính. Tuy nhiên, các chế phẩm tiêm dưới da hoặc tiêm phúc mạc có thể tạo ra các phản ứng tại chỗ hoặc các u hạt. Do đó, aerosil không nên được sử dụng đường tiêm.
Liều gây chế 50% số chuột đường tiêm: LD50 (rat, IV): 0.015 g/kg
Liều gây chế 50% số chuột đường uống: 3.16 g/kg
Các biện pháp phòng tránh khi sử dụng aerosil
Tuân theo các hướng dẫn cụ thể về các biện pháp phòng tránh tùy các tình huống và số lượng nguyên liệu được sử dụng. Cần phải bảo vệ mắt và sử găng tay khi thao tác với các tá dược này. Bởi vì kích thước của hạt rất mịn, do đó cần tránh hít aerosil. Khi thiếu các trang thiết bị phòng vệ thích hợp, khẩu trang chống bụi nên được sử dụng khi sử lí với các 1 khối lượng nhỏ. Với những lượng aerosil lớn hơn, mặt lạ phòng độc được khuyến cáo sử dụng.
Khi hít các chế phẩm có chứa aerosil, người sử dụng có thể bị kích ứng đường hô hấp nhưng không gây xơ hóa ở phổi như với các silica dạng kết tinh.
Một số công thức bào chế sử dụng aerosil
Viên nén
Trong các công thức này aerosil thường dùng mục đích điều hòa sự chảy để tạo đồng đều khối lượng cho chế phẩm.
CT 1: Viên nén propoxyphen napsylat – acetaminophen (APAP) (100 mg/650 mg)
- 90% Pregranulated APAP……………………….722,19 mg (hạt:90% paracetamol)
- Propoxyphen napsylat…………………………..100,00 mg
- Avicel PH 102…………………………………….34,77 mg
- Ac – Di – Sol (natri cross carmelose)…………8,70 mg
- Cab-O-Sil…………………………………………..1,30 mg
- Magnesi stearat……………………………………0,5mg
Trong công thức này Cab-O-Sil chính là tên thương mại của aerosil
CT2: Viên nén allopurinol
- Allopurinol…………………………………………300,00 mg
- Emcompress (caxi diphosphat)………………..200,00 mg
- Explotab (natri starch glyconat)………………20,50 mg
- Talc…………………………………………………10,00 mg
- Cab-O-Sil (silica)………………………………..2,50 mg
- Magnesi stearat………………………………….5,00 mg
CT 3: Viên nén simvastatin
- Simvastatin…………………………………………………10,00 mg
- Lactose monohydrat tá dược độn……………………….55,23 mg
- Pregelatinized starch (Starch 1500)……………………15,00 mg
- Butyl hydroxy anisol (chống OXH)……………………..0,02 mg
- Acid ascorbic (chống OXH)………………………………2,50 mg
- Acid citric…………………………………………………..1,25 mg
- Cellulose vi tinh thể (Avicel PH 102) làm tá dươc dính, tá dược rã……..15,00 mg
- Magnesi stearat…………………………………………..0,60 mg
- Silic dioxyd keo khan (Aerosil 200)……………………0,30 mg
- Nước tinh khiết…………………………………………..12,00 mg
- Ethanol tuyệt đối dung môi tá dược dính…………….5,00 mg
- Tạo hạt ướt………………………………………………..3,04 mg
CT 4: Viên nén meprobamat
- Meprobamat……………………………………400,0 mg
- Tinh bột ngô tá dược rã, độn……………….100,0 mg
- PVP K-25 tá dược dính……………………….15,0 mg
- PEG 400 dung môi…………………………….4,5 mg
- Isopropanol…………………………………….vừa đủ
- Talc……………………………………………..2,0 mg
- Aerosil 200…………………………………….0,2 mg
- Calci arachinat tá dược trơn (muối của acsid béo)…0,3 mg
CT 5: Viên nhai nhôm hydroxyd – magnesi hydroxyd
- Nhôm hydroxyd…………………………..200 mg
- Magnesi hydroxyd……………………….200 mg
- Lactose monohydrat tá dược độn……..100 mg
- PEG 6000 (bột mịn)……………………..60 mg
- Aerosil® 200……………………………..12 mg
- Saccarose (tinh thể) tá dược độn…….315 mg
- Sorbitol (tinh thể) tá dược độn……….100 mg
- Talc………………………………………..6 mg
- Magnesi stearat…………………………6 mg
- PVP K-30 tá dược dính………………..30 mg
- Nước tinh khiết…………………………vừa đủ
- Tạo hạt ướt, dùng PEG 6000
Nang cứng
Earosil trong trường hợp này chủ yếu có vai trò điều hòa sự chảy.
VIÊN NANG CỨNG PARACETAMOL
- Paracetamol………………………500,00 mg
- Natri starch glycolat…………….30,00 mg
- Aerosil 200……………………….1,00 mg
- Magnesi stearat…………………2,00 mg
- Tinh bột (sấy khô)……………..15,00 mg
Đóng nang số 0.
VIÊN NANG CỨNG DOXYCYCLIN HYCLAT
- Doxycyclin hyclat………………………..122,00 mg
- Avicel PH 102…………………………….26,00 mg
- Tinh bột ngô……………………………..4,00 mg
- Natri lauryl sulfat……………………….0,60 mg
- Aerosil 200………………………………0,60 mg
- Magnesi stearat…………………………2,00 mg
Đóng nang số 3.
Thuốc bột
BỘT PHA HỖN DỊCH AMOXICILIN VÀ KALI CLAVULANAT
1 chai chứa:
- Amoxicilin trihydrat……………………………………..1500,00 mg (1250 mg amoxicilin)
- Kali clavulanat……………………………………………393,60 mg
- Gôm xanthan…………………………………………….150,00 mg
- Hydroxypropyl methylcellulose………………………..1800,00 mg
- Natri saccharin……………………………………………150,00 mg
- Aerosil……………………………………………………..300,00 mg
- Acid succinic………………………………………………10,00 mg
- Tá dược hương đào………………………………………183,60 mg
- Tá dược hương dâu………………………………………236,40 mg
- Tá dược hương chanh……………………………………731,14 mg
Aerosil trong thuốc bột này có vai trò hút ẩm cho khối bột, làm tơi xốp cho khối bột chống đóng bánh dễ dàng phân tán vào môi trường hòa tan. Đồng thời, aerosil cũng làm tăng độ nhớt của môi trường sau khi đã hòa nguyên khối bột, làm giảm tốc độ sa lắng của tiểu phân trong quá trình phân liều, nhờ vậy mà việc phân liều được chính xác.
Thuốc đặt
Thuốc đặt PVP-Iod
- PVP-iod (dạng bột mịn)……………………………..100 mg
- Aerosil………………………………………………….4 mg
- Lutrol E 400 (PEG)…………………………………..960 mg
- Lutrol E 4000 (PEG)…………………………………1436 mg
Trong công thức này aerosil đóng vai trò chống dính khuôn cho công thức này. Ngoài ra, nó còn lằm tăng độ nhớt chống sa lăng các tiểu phân PVP-iod (dạng bột mịn) trong quá trình pha chế.
Hỗn dịch
Hỗn dịch Metronidazone – thành phần trong 5 ml
- Metronidazone benzoate…………………….321,6 mg
- Natri citrate……………………………………15 mg
- Natri phosphate………………………………5 mg
- Aerosil…………………………………………50 mg
- Saccarose…………………………………….3 g
- Methyl paraben………………………………9 mg
- Propyl paraben………………………………1mg
- Acid citric…………………………………….10 mg
- Chất thơm, màu…………………………….vd
- Ethanol 96%…………………………………0.3 ml
- Nước tinh khiết vđ………………………….5 ml
Aerosil trong công thức này có vai trò là các chất gây phân tán: làm tăng độ nhớt của môi trường làm giảm tốc độ sa lăng của các tiểu phân metronidazole và tạo các kết bông chống kết tụ đóng bánh giữa các tiểu phân giúp các tiểu phân phân tán một cách dễ dàng trở lại khi lắc. Dó đó thuận lợi cho quá trình phân liều.
Tài liệu tham khảo
- Sổ tay tá dược: “handbook of pharmaceutical excipient” chuyên luận “Colloidal Silicon Dioxide” tr: 185-188.
- Slide bài giảng “bào chế và sinh dược học” chương “thuốc mỡ” “thuốc đặt” PGS.TS Nguyễn Thị Thu Giang
- Slide bài giảng “bào chế và sinh dược học” chương “thuốc bột” “viên nang” “viên nén” ThS. Nguyễn Văn Lâm