Nipagin

Tên gọi phổ thông tại một số quốc gia

Dược điển Anh: Methyl Hydroxybenzoate

Dược điển Nhật: Methyl Parahydroxybenzoate

Dược điển châu Âu: Methyl Parahydroxybenzoate

Dược điển Mỹ: Methylparaben.

Tên thương mại

Bên cạnh các tên gọi phổ thông tại một số quốc gia, Nipagin còn có các tên thương mại do các nhà sản xuất đặt ra như Aseptoform M; CoSept M; E218; 4-hydroxybenzoic acid methyl ester; metagin; Methyl Chemosept; methylis parahydroxybenzoas; methyl p-hydroxybenzoate; Methyl Parasept; Nipagin M; Solbrol M; Tegosept M; Uniphen P-23.

Tên hóa học

Methyl-4-hydroxybenzoate

Công thức và khối lượng phân tử:

Công thức: C8H8O3

Khối lượng phân tử: 152.15 Đvc.

Cấu trúc phân tử

Cảm quan

Nipagin là bột kết tinh không màu hoặc màu trắng. Nó không mùi hoặc gần như không mùi và có vị đắng nhẹ.

Các tính chất đặc biệt

Khả năng kháng vi sinh vật:

Nipagin ức chế hoặc động của vi sinh vật trong khoảng pH từ 4- 8. Hiệu quả bảo quản giảm khi tăng pH bởi vì sự hình thành của các anion phenolate. Nipagin có tác động mạnh trên nấm mem và nấm mốc hơn là các vi khuẩn. Nó cũng hoạt động mạnh trên các vi khuẩn gram dương hơn là các vi khuẩn gram âm.

Nipagin có hiệu quả thấp nhất trong các Parapen bởi vì hoạt động kháng vi sinh vật tăng theo chiều dài của chuỗi alkyl. Khả năng kháng khuẩn của Nipagin có thể được cải thiện bằng việc phối hợp với các paraben khác để đạt được hiệu quả hiệp đồng, đồng thời cũng giảm được lượng sử dụng của Nipagin. Do đó, mà việc phối hơp methyl-, ethyl-, propyl- và butylparaben thường được áp dụng. Khả năng kháng vi sinh vật cũng được báo cáo tăng khi phối hợp thêm các tá dược cũng có tác dụng bảo quản như: propylene glycol (2–5%); phenylethyl alcohol và edetic acid. Thêm nữa, tác dụng bảo quản của Nipagin cũng sẽ được tăng cường khi phối hợp với các chất ức chế vi sinh vật phát triển như imidurea.

Sản phẩm thủy phân của Nipagin là p-hydroxybenzoic acid. Sản phẩm này thực tế không có tác dụng bảo quản.

Bảng dưới đây là phổ kháng vi sinh vật và nồng độ ức chế tối thiểu của Nipagin trong các dung dịch nước:

Vi sinh vật	MIC (µg/ml)
Aerobacter aerogenes	2000
Aspergillus oryzae	600
Aspergillus niger	1000
Aspergillus niger	1000
Bacillus cereus var. mycoides	2000
Bacillus subtilis	2000
Candida albicans	2000
Enterobacter cloacae	1000
Escherichia coli ATCC 8739	1000
Escherichia coli ATCC 9637	1000
Klebsiella pneumoniae	1000
Penicillium chrysogenum	500
Penicillium digitatum	500
Proteus vulgaris ATCC 8427	2000
Proteus vulgaris ATCC 13315	1000
Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027	4000
Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442	4000
Pseudomonas stutzeri	2000
Rhizopus nigricans	500
Saccharomyces cerevisiae	1000
Salmonella typhosa	1000
Sarcina lutea	4000
Serratia marcescens	1000
Staphylococcus aureus	2000
Staphylococcus epidermidis	2000
Trichoderma lignorum	250
Trichoderma mentagrophytes	250

Khối lượng riêng thực tế: 1.352 g/cm3

Hệ số phân ly: pKa = 8.4 tại 22ᵒC

Nhiệt độ nóng chảy: 125–128ᵒC

Phổ hồng ngoại:

Hệ số phân bố:

Giá trị này với các dầu thực vật khác nhau sẽ biến đổi đáng kể và phụ thuộc vào độ tinh khiết của dầu.

Bảng dưới đây là hệ số phân bố

Dung môi	Hệ số phân bố dầu/ nước
Dầu hạnh nhân	7.5
Dầu thầu dầu	6.0
Dầu ngô	4.1
Diethyl adipate	200
Isopropyl myristate	18.0
Lanolin	7.0
Dầu khoáng	0.1
Dầu lạc	4.2
Dầu đậu nành	6.1

Độ tan:

Dung môi	Độ tan tại 25ᵒC (khi không có chất khác)
Ethanol tuyệt đối	1 trong 2
Ethanol (95%)	1 trong 3
Ethanol (50%)	1 trong 6
ether	1 trong 10
Glycerin	1 trong 60
Dầu khoáng	Thực tế không tan
Dầu lạc	1 trong 200
PG	1 trong 5
Nước	1 trong 400
	1 trong 50 tại 50ᵒC
	1 trong 30 tại 80ᵒC

Các tiêu chuẩn dược điển của Nipagin

Bảng dưới đây là các tiêu chuẩn dược điển của nipagin tại Nhật, châu Âu và Mỹ:

Các tiêu chuẩn	Dược điển Nhật XV	Dược điển châu Âu 6.0	Dược điển Mỹ USP32–NF27
Định tính	+	+	+
Các tính chất	–	+	–
Cảm quan dung dịch	+	+	+
Tính acid	+	+	+
Kim loại nặng	=< 20 ppm	–	–
Tạp chất	–	+	–
Khoảng nhiệt độ nóng chảy	–	–	125–128ᵒC
Các tạo chất liên quan	+	+	+
Tro sulfat	–	=< 0.1%	–
Khối lượng sau đốt	=< 0.1%	–	=< 0.1%
Định lượng (môi trường khan)	98.0–102.0%	98.0–102.0%	98.0–102.0%

Chức năng

Chất bảo quản

Các ứng dụng trong các xây dựng công thức và kỹ thuật bào chế

Nipagin được sử dụng rộng rãi như là các chất bảo quản trong mỹ phẩm, thực phẩm và dược phẩm. Nó cũng được sử dụng đơn độc hay phối hợp với các paraben hoặc các tác nhân chống vi sinh vật khác. Trong mỹ phẩm, nipagin được sử dụng phổ biến nhất với vai trò là chất bảo quản.

Các Nipagin có hiệu quá trong khoảng pH rộng và có phổ kháng khuẩn rộng, tuy nhiên nó có hiệu quả nhất trên nấm men và nấm mốc. Hoạt động kháng vi sinh vật tăng khi chiều dài chuỗi nhóm alkyl tăng lên, nhưng khả năng hòa tan trong nước lại bị giảm xuống, do đó việc phối hợp giữa các paraben hay phối hợp giữa nipagin và các parapen khác là thường xuyên được áp dụng để tạo ra tác dụng bảo quản hiệu quả. Hiệu quả bảo quản cũng được cải thiện khi thêm Propylen glycol với nồng độ từ 2-5 % hoặc sử dụng Nipagin phối hợp với các tác nhân kháng vi sinh vật khác như imidurea.

Bởi vì độ tan thấp trong nước của các paraben, các muối của Nipagin (thường là muối của Natri) được sử dụng thường xuyên trong công thức. Tuy nhiên, việc sử dụng các muối này làm tăng pH của các công thức có chứa các đệm kém.

Nipagin (0.018%) phối hợp với propylparaben (0.02%) được sử dụng để bảo quản cho nhiều công thức thuốc tiêm.

Bảng dưới đây là các ứng dụng của Nipagin và nồng độ sử dụng trong các dạng bào chế:

Ứng dụng	Nồng độ (%) sử dụng
Thuốc tiêm tĩnh mạch, dưới da và bắp	0.065–0.25
Các dung dịch hít	0.025–0.07
Thuốc tiêm trong da	0.10
Dung dịch nhỏ mũi	0.033
Các thuốc nhỏ mắt	0.015–0.2
Hỗn dịch và dung dịch uống	0.015–0.2
Các thuốc đặt trực tràng	0.1–0.18
Các thuốc dùng tại chỗ	0.02–0.3
Các thuốc đặt âm đạo	0.1–0.18

Độ ổn định và điều kiện bảo quản

Các dung dịch nước của Nipagin tại pH từ 3- 6 có thể được tiệt khuẩn bằng nồi hấp tại 120ᵒC trong 20 phút mà không bị phân hủy. Các dung dịch nước tại pH từ 3 đến 6 là ổn định (ít hơn 10% bị phân hủy) trong 4 năm tại nhiệt độ phòng. Trong khi đó với các dung dịch nước tại pH 8 hoặc cao hơn, Nipagin nhanh chóng bị thủy phân (10% hoặc cao hơn sau 60 ngày bảo quản tại nhiệt độ phòng).

Nipagin nên được bảo quản trong các hộp chứa kín trong môi trường khô và mát.

Bảng dưới đây là hệ số phân hủy K và thời gian bán hủy của Nipagin được hòa tan trong dung dịch HCl loãng tại 25ᵒC:

pH ban đầu của dung dịch	Hằng số tốc độ K +/- sd (h-1)	Thời gian bán hủy t1/2 +/- sd (ngày)
1	(1.086 +/- 0.005) x 10-4	266 +/- 13
2	(1.16+/- 0.12) x 10-5	2 490 +/- 260
3	(6.1 +/- 1.5) x 10-7	47 000 +/- 12 000
4	(3.27+/- 0.64) x 10-7	88 000 +/- 17 000

Bảng dưới đây là lượng Nipagin còn lại trong dung dịch HCl loang sau khi hấp:

Nồng độ pH	Hằng số tốc độ K +/- sd (h-1)	Lượng Nipagin còn lại sau hấp (%)
1	(4.96+/- 0.16) x 10-1	84.77 +/- 0.46
2	(4.49+/- 0.37) x 10-2	98.51 +/- 0.12
3	(2.79+/- 0.57) x 10-3	99.91 +/- 0.02
4	(1.49+/- 0.22) x 10-3	99.95 +/- 0.01

Tính tương hợp

Tác dụng kháng vi sinh vật của Nipagin và các paraben khác bị giảm khi có mặt của các chất hoạt động bề mặt không ion hóa, như tween, do việc hình thành các micelle sẽ bao lấy các nipagin. Tuy nhiên khi thêm PG (10%), hoạt tính bảo quản của Nipagin sẽ được tăng cường trở lại do PG ngăn cản tương tác giữa Nipagin và các chất diện hoạt không ion hóa.

Ngoài ra, Nipagin cũng không tương hợp với các chất khác như bentonite, magnesium trisilicate, talc, tragacanth, Natri alginate, tinh dầu, sorbitol và atropine. Các paraben cũng phản ứng với nhiều loại đường và các ancol liên quan đến đường.

Việc hấp thụ các Nipagin của các chất dẻo cũng được báo cáo. Lượng hấp thụ phụ thuộc trên loại nhựa và dụng cụ sử dụng. Tuy nhiên, các chai nhựa PE tỷ trọng cao và tỉ trọng thấp không hấp thụ Nipagin.

Nipagin bị phai màu khi có sự hiện diện của sắt và mục tiêu của các phản ứng thủy phân bởi các acid mạnh và kiềm yếu.

Phương pháp sản xuất Nipagin

Methyl paraben được sản xuất bằng cách este hóa p-hydroxybenzoic acid với methanol.

Độ an toàn

Nipagin và các Paraben khác được sử dụng phổ biến như là các chất bảo quản chống lại sự phát triển của vi sinh vật trong mỹ phẩm và các công thức thuốc đường uống và dùng tại chỗ. Mặc dù các Paraben cũng được sử dụng để bảo quản các chế phẩm thuốc tiêm hoặc các thuốc nhỏ mắt. Tuy nhiên hiện nay, nipagin được coi là không phù hợp cho các công thức thuốc này bởi vì khả năng gây kích ứng tiềm tàng. Các phản ứng kích ứng này có lẽ phụ thuộc vào các đáp ứng miễn dịch của cơ thể với các chất chuyển hóa của Paraben trên da dưới tác dụng của enzyme.

Các paraben là các chất không gây ung thư và quay thai hay đột biến. Sự nhạy cảm với Nipagin rất hiếm xảy ra và hợp chất này không thể hiện các mức độ nhạy cảm đáng kể với ánh sáng và hiện tượng quang độc tính.

Các phản ứng quá mẫn với các paraben, thông thường là các loại đáp ứng muộn và viêm da tiếp xúc cũng vừa được báo cáo, tuy nhiên, do việc sử dụng rộng rãi của các paraben như là các chất bảo quản thì những phản ứng này là không thường xuyên và việc phân loại các paraben vào các loại nguyên liệu gây kích ứng cao là không hợp lý.

Các phản ứng quá mẫn ngay lập tức sau tiêm của các chế phẩm có chứa paraben cũng vừa được báo cáo. Các phản ứng viêm da tiếp xúc chậm diễn ra thường xuyên khi các paraben được sử dụng tại chỗ, nhưng cũng có thể xuất hiện trong các sử dụng đường uống.

Tuy nhiên, các chế phẩm chứa các paraben có thể được sử dụng cho các bệnh nhân, những người đã có các phản ứng viêm da do tiếp xúc trước đó, nếu họ sử dụng ở vị trí khác. Đây là đặc điểm riêng biệt của các paraben.

Việc sử dụng Nipagin ở các chế phẩm đường tiêm cho trẻ sơ sinh cũng là cũng cần được quan tâm. Bởi vì các bilirubin liên hợp có thể bị ảnh hưởng và điều này sẽ tạo ra mối nguy hiểm tiềm tàng với các trẻ sơ sinh có nồng độ bilirubin máu cao.

Tổ chức y tế thế giới (WHO) cũng vừa lập danh sách lượng tối đa cho phép hấp thu vào cơ thể hàng ngày của Nipagin là không vượt quá 10 mg/kg theo cân nặng cơ thể người.

Dưới đây là liều gây chết khi thử nghiệm trên động vật của Nipagin:

Chó, đường uống: LD50 (dog, oral): 3.0 g/kg

Chuột, tiêm phúc mạc: LD50 (mouse, IP): 0.96 g/kg

Chuột tiêm dưới da; LD50 (mouse, SC): 1.20 g/kg

Các biện pháp khi thao tác

Tuân theo các hướng dẫn thông thường và thích hợp với các trường hợp cụ thể và số lượng nguyên liệu sử dụng. Nipagin có thể gây kích ứng mắt, da, các màng niêm mạc và do vậy nên thao tác trong môi trường thông khí tốt. Các kính mắt bảo hộ, găng tay, mặt lạ chống độc hoặc các máy thở cũng được khuyến cáo sử dụng.

Các nghiên cứu về tá dược Nipagin trong dược phẩm

Tên nghiên cứu: phát triển các công thức thuốc đa liều cho các kháng thể đơn dòng của người sử dụng các kỹ thuật thiết kế thực nghiệm.

Các tác giả: Supriya Gupta 1, Elizabet Kaisheva

Mục đích nghiên cứu: mục đích của nghiên cứu này là để xác định các chất bảo quản tối ưu cho các công thức đa liều của các kháng thể đơn dòng của người, bằng việc sử dụng các kỹ thuật thiết kế thực nghiệm.

Thiết kế thí nghiệm: hiệu quả của các chất bảo quản đường tiêm như benzyl alcohol, chlorobutanol, methylparaben, propylparaben, phenol, and m-cresol trên độ ổn định của protein được đo lượng sử dụng các phương pháp như là sắc ký rây phân tử (SIC), phổ quét nhiệt vi sai, tán xạ ánh sáng góc phải, quang phổ UV và phương pháp phân loại tế bào kích thích huỳnh quang. Các thử nghiệm sàng lọc chất bảo quản nhanh, hiệu quả và tiết kiệm chi phí được thiết kế. Việc phối hợp các chất bảo quản được kiểm tra bằng cách sử dụng một thiết kế thí nghiệm tối ưu.

Kết quả: Protein ổn định nhất trong các công thức có Nipagin và propyl paraben và nó cũng tương hợp với benzyl alcohol và clorobutanol ở nồng độ thấp. Phenol và m-cresol là không tương hợp với các protein. Thí nghiệm này cũng chỉ ra rằng, khi sử dụng đơn độc một chất bảo quản, ancol benzylic cho hiệu quả tối ưu. Thí nghiệm này cũng cho thấy, có nhiều công thức phối hợp các chất bảo quản cho hiệu quả cao, đáp ứng được cả hiệu quả ức chế vi sinh vật và yêu cầu về độ ổn định vật lý của chế phẩm.

Kết luận: thử nghiệm sàng lọc các chất bảo quản và phương pháp thiết kế là hiệu quả và hợp lý trong việc xác định các nồng độ tối ưu của các chất ức chế sự phát triển của vi sinh vật trong các công thức đa liều chứa protein: alcol benzoic đơn độc và phối hợp của Nipagin với clorobutanol được xác định là các công thức tiềm năng để đạt được các yêu cầu chất lượng của các kiểm tra hiệu quả bảo quản.

Các công thức bào chế chứa Nipagin

Gel

GEL LIDOCAIN 3% (BP 2005)

Công thức:

Lidocain hydroclorid 3 g
Carboxymethyl cellulose 3 g
Propylen glycol 25 g
Nipagin 0,1 g
Nước tinh khiết vđ 100 g

Vai trò của Nipagin: có vai trò bảo quản, ức chế sự phát triển của nấm mốc. Đặc biệt đây là chế phẩm tạo gel là môi trường thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật.

Phương pháp bào chế:

Nipagin được hòa tan trong PG (1)
Dược chất Lidocain được hòa tan trong nước (lượng vừa đủ), sau đó thêm carboxymethyl cellulose ngâm trương nở tạo gel (2)
Phối hợp (1) và (2)

Lưu ý: trong quá trình phối hợp (1) vào (2) cần khuấy trộn nhẹ nhàng, tránh lần bọt khí vào trong sẽ làm cho chế phẩm thẩm mỹ kém đồng thời cũng ảnh hưởng đến sự ổn định dược chất do tiếp xúc với oxy.

Kem

KEM CLORAMPHENICOL 1%:

Công thức:

Cloramphenicol 1,0 g
Alcol cetylic 6,0 g
Acid stearic 6,0 g
Dầu paraffin 10,0 g
Triethanolamin 4,0 g
Nipagin 0,18 g
Nipasol 0,02 g
Propylen glycol 10,0 g
Nước TK vđ 100,0 g

Vai trò của nipagin: vai trò là chất bảo quản, ức chế sự phát triển của vi sinh vật như nấm vi khuẩn.

Quy trình bào chế:

Pha dầu: đun chảy Alcol cetylic, acid stearic và dầu paraffin rồi tiến hành trộn đều, duy trì nhiệt độ ở 65 độ C (1)
Pha nước: hòa tan nipagin, nipasol vào trong Propylen glycol (a); hòa tan triethanolamin vào trong nước (b); phối hợp (a), (b) và nâng nhiệt độ lên 70 độ C (2).
Phối hợp (1) và (2) khuấy nhanh mạnh, một chiều, liên tục để tạo nhũ tương D/N dục trắng như sữa.
Hòa tan chloramphenicol vào nhũ tương tạo thành và bổ sung nước đến lượng vừa đủ vạch 100 ml.

Các lưu ý:

Vì chloramphenicol kém bền trong môi trường kiềm nên không phối hợp nó vào ngay pha nước vì dược chất sẽ bị tương tác với triethanolamin.
Trong công thức sử dụng 2 paraben là nipagin và nipasol để tăng hiệu quả bảo quản và đồng thời cũng giảm được lượng sử dụng của 2 chất này.
Trong công thức nhũ tương D/N, chất nhũ hóa mono triethanolamin stearate được tạo ra khi phối hợp 2 pha, nhờ vậy các chất diện hoạt sẽ phân phối đều ở mặt tiếp xúc của 2 pha và bao phủ đều lên các giọt nhũ tương tạo thành kết hợp với lực khuấy trộn sẽ thu được các giọt nhũ tương kích thước đồng đều và thể chất của chế phẩm sẽ tốt hơn.

Tài liệu tham khảo

Sổ tay tá dược: “handbook of pharmaceutical excipients” chuyên luận “methyl paraben” trang 441-445.
Sách “kỹ thuật bào chế và sinh dược học các dạng thuốc” tập 1- nhà xuất bản Y học.
Slide học phần bào chế và sinh dược học các dạng thuốc: chương “dung dịch thuốc” TS. Nguyễn Thị Mai Anh.
Pubmed: link https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12866935/