Trong lịch sử hàng thế kỷ của viên nang, gelatin luôn duy trì vị trí là nguyên liệu làm viên nang chủ đạo do có nhiều nguồn, tính chất vật lý và hóa học ổn định và hiệu suất xử lý tuyệt vời. Với sự gia tăng sở thích của mọi người đối với viên nang, viên nang rỗng được sử dụng rộng rãi hơn trong lĩnh vực thực phẩm, thuốc và các sản phẩm chăm sóc sức khỏe.
Tuy nhiên, sự xuất hiện và lây lan của bệnh bò điên, lở mồm long móng đã làm dấy lên lo ngại về các sản phẩm có nguồn gốc từ động vật. Nguyên liệu thô được sử dụng phổ biến nhất cho gelatin là xương và da gia súc và lợn, và những rủi ro của nó đã dần thu hút sự chú ý của mọi người. Để giảm rủi ro an toàn của nguyên liệu viên nang rỗng, các chuyên gia trong ngành tiếp tục nghiên cứu và phát triển nguyên liệu viên nang có nguồn gốc thực vật phù hợp.
Ngoài ra, khi sự đa dạng của viên nang tăng lên, sự đa dạng về thành phần bên trong dần dần khiến mọi người nhận ra rằng viên nang rỗng gelatin có vấn đề về khả năng tương thích với một số thành phần có đặc tính đặc biệt. Ví dụ, thành phần có chứa nhóm aldehyde hoặc phản ứng tạo thành nhóm aldehyde trong những điều kiện nhất định có thể dẫn đến liên kết chéo của gelatin; hàm lượng khử cao có thể trải qua phản ứng Maillard (Mailard reaction) với gelatin. Sự phản ứng lại); các chất có tính hút ẩm mạnh sẽ làm cho vỏ viên nang gelatin bị mất nước và mất đi độ dẻo dai ban đầu. Các vấn đề ổn định nêu trên của viên nang rỗng gelatin đã thu hút nhiều sự chú ý hơn đến việc phát triển các vật liệu viên nang mới.
Những nguyên liệu có nguồn gốc thực vật nào phù hợp để sản xuất viên nang cứng rỗng? Nhiều nỗ lực đã được thực hiện. Đơn xin cấp bằng sáng chế của Trung Quốc số 200810061238.X được áp dụng cho việc sử dụng natri cellulose sulfat làm vật liệu chính cho viên nang; 200510013285.3 áp dụng cho việc sử dụng tinh bột hoặc thành phần tinh bột làm nguyên liệu chính cho viên nang; Wang GM [1] đã báo cáo sản xuất nguyên liệu viên nang chitosan Viên nang rỗng; Zhang Xiaoju et al [2] đã báo cáo rằng protein konjac-đậu nành là nguyên liệu chính của viên nang. Tất nhiên, những thứ được nghiên cứu nhiều nhất là vật liệu cellulose. Trong số đó, viên nang rỗng làm bằng hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) đã được sản xuất hàng loạt.
HPMC được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực thực phẩm và dược phẩm, là tá dược dược phẩm được sử dụng phổ biến, được ghi trong dược điển của nhiều quốc gia; FDA và Liên minh Châu Âu đã phê duyệt HPMC như một chất phụ gia thực phẩm trực tiếp hoặc gián tiếp; GRAS được ghi nhận là chất an toàn, số GRN 000213; có trong cơ sở dữ liệu của JECFA, INS No.464, không giới hạn liều lượng tối đa hàng ngày của HPMC; năm 1997, Bộ Y tế Trung Quốc đã phê duyệt nó như một chất phụ gia thực phẩm và chất làm đặc (số 20), phù hợp với mọi loại thực phẩm, theo nhu cầu sản xuất để thêm [2-9]. Do sự khác biệt về tính chất với gelatin, việc kê đơn viên nang rỗng HPMC phức tạp hơn và cần thêm một số chất tạo gel như keo, carrageenan (gôm rong biển), tinh bột, v.v.
Viên nang rỗng HPMC là một sản phẩm có khái niệm tự nhiên. Nguyên liệu và quy trình sản xuất của nó được công nhận bởi Do Thái giáo, Hồi giáo và Hiệp hội ăn chay. Nó có thể đáp ứng nhu cầu của những người có tôn giáo và thói quen ăn kiêng khác nhau, đồng thời được chấp nhận cao. Ngoài ra, viên nang rỗng HPMC còn có các đặc tính độc đáo sau:
1. Hàm lượng nước thấp - thấp hơn khoảng 60% so với viên nang rỗng gelatin
Hàm lượng nước trong viên nang rỗng gelatin nói chung là 12,5 phần trăm -17,5 phần trăm [10]. Nhiệt độ và độ ẩm của môi trường phải được kiểm soát trong phạm vi thích hợp trong quá trình sản xuất, vận chuyển, sử dụng và bảo quản viên nang rỗng. Nhiệt độ phù hợp là 15-25 độ và độ ẩm tương đối là 35 phần trăm -65 phần trăm để có thể duy trì hiệu suất của sản phẩm trong một thời gian dài. Hàm lượng nước của màng HPMC rất thấp, thường là 4% -5% , thấp hơn khoảng 60% so với hàm lượng nước trong viên nang rỗng gelatin. Việc trao đổi nước với môi trường trong thời gian lưu trữ lâu dài sẽ làm tăng hàm lượng nước của viên nang rỗng HPMC trong bao bì được chỉ định, nhưng sẽ không vượt quá 9 phần trăm trong vòng 5 năm.
Đặc điểm hàm lượng nước thấp làm cho viên nang rỗng HPMC phù hợp để đổ đầy các chất hút ẩm hoặc nhạy cảm với độ ẩm để kéo dài thời hạn sử dụng của sản phẩm.
Trong một nghiên cứu năm 2005 của DSM Nutritionals, tác dụng của viên nang rỗng HPMC và viên nang rỗng gelatin đối với sự ổn định của men vi sinh (L-10 Lactobacillus acidophilus) đã được so sánh. Probiotics là một loại vi sinh vật sống. Sử dụng đủ lượng men vi sinh theo đường uống có thể cải thiện sự cân bằng của hệ vi sinh vật đường ruột của vật chủ và được sử dụng để điều trị các bệnh đường ruột. Người ta thường tin rằng chỉ có vi khuẩn sống mới có thể tạo ra các chức năng sinh học. Tuy nhiên, chế phẩm sinh học rất nhạy cảm với độ ẩm và quá nhiều độ ẩm có thể dẫn đến cái chết của vi khuẩn sống. DSM đổ đầy L-10 và tá dược vào viên nang HPMC và viên nang rỗng gelatin trong các điều kiện độ ẩm khác nhau, đồng thời nghiên cứu tính ổn định của nó. Kết quả cho thấy so với viên nang rỗng gelatin, viên nang rỗng HPMC có thể duy trì tốt hơn số lượng vi khuẩn sống trong sản phẩm và kéo dài thời gian hiệu lực của sản phẩm men vi sinh.
2. Độ dẻo dai cao, không giòn
Màng gelatin có độ ẩm xác định, dưới độ ẩm đó màng gelatin trở nên giòn rõ rệt. Viên nang rỗng gelatin thông thường không có bất kỳ chất phụ gia nào có nguy cơ giòn hơn 10 phần trăm khi độ ẩm là 10 phần trăm ; khi độ ẩm tiếp tục giảm xuống 5% sẽ đạt độ giòn 100%. Để so sánh, độ dẻo dai của viên nang rỗng HPMC tốt hơn nhiều và nó duy trì hiệu suất tốt ngay cả khi độ ẩm xung quanh thấp. Tất nhiên, tỷ lệ giòn của viên nang rỗng HPMC với các đơn thuốc khác nhau sẽ khá khác nhau trong điều kiện độ ẩm thấp.
3. Ổn định hóa học mạnh
Phản ứng tạo liên kết ngang của viên nang gelatin là một vấn đề khó khăn gặp phải trong công thức viên nang. Do nhóm aldehyde của hàm lượng phản ứng với nhóm amin của axit amin trong gelatin để tạo thành cấu trúc mạng nên vỏ nang khó hòa tan trong điều kiện hòa tan trong ống nghiệm, do đó ảnh hưởng đến quá trình giải phóng thuốc. Hypromellose là một dẫn xuất cellulose, trơ về mặt hóa học và có khả năng tương thích tuyệt vời với hầu hết các chất, vì vậy viên nang rỗng HPMC không có nguy cơ xảy ra phản ứng liên kết ngang và có tính ổn định hóa học cao.
4. Hiệu suất lớp phủ tốt
Viên bao tan trong ruột được dùng cho các thuốc dễ bị axit dịch vị làm hỏng, kích ứng niêm mạc dạ dày hoặc cần đưa thuốc vào đích. Quy trình viên nang bao tan trong ruột được chấp nhận trên toàn thế giới là quy trình bao tổng thể của viên bao và viên nang bao tan trong ruột. Viên nang rỗng HPMC cho thấy những lợi thế độc đáo trong lớp phủ tổng thể của viên nang.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng do bề mặt thô ráp của viên nang rỗng HPMC, ái lực với hầu hết các vật liệu phủ trong ruột cao hơn đáng kể so với gelatin, đồng thời tốc độ và tính đồng nhất của độ bám dính của vật liệu phủ tốt hơn đáng kể so với gelatin, đặc biệt là lớp phủ ở đường giao nhau của nắp thân. Độ tin cậy được cải thiện đáng kể. Thử nghiệm độ hòa tan trong ống nghiệm cho thấy viên nang HPMC có tính thấm thấp hơn trong dạ dày và giải phóng tốt trong đường ruột sau khi bao bọc viên nang HPMC.
Các đặc điểm của viên nang rỗng HPMC làm cho các lĩnh vực ứng dụng của nó liên tục được mở rộng. Từ các sản phẩm hoàn toàn tự nhiên, đến các thành phần nhạy cảm với độ ẩm hoặc hút ẩm, giờ đây có những ứng dụng độc đáo trong ống hít bột khô cũng như lớp phủ ruột.
