Knowledge Article

ศ.ดร.อำพล ไมตรีเวช, ศ.ดร.ณรงค์ สาริสุต,
ภญ.ดวงมณี มณีโรจน์ภักดี, ภญ.วสุ วิฑูรย์สฤษฏ์ศิลป์
และ ภก.โกศล แซ่ติ้ง
ภาควิชาเภสัชอุตสาหกรรม คณะเภสัชศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

บทนำ

ระบบนำส่งเป็นศาสตร์ที่อาศัยความรู้จากสหวิชาไว้ด้วยกัน และเป็นแขนงที่ได้รับความสนใจจากทั้งนักวิจัย ในทศวรรษที่ผ่านมาได้มีการศึกษาเทคโนโลยีการนำส่งยาที่หลากหลาย แต่ที่ได้รับความสนใจเป็นอันมากคือ การพัฒนาระบบนำส่งในระดับนาโนเมตร หรือที่เรียกว่า ‘อนุภาคนาโน’ ได้มีการพัฒนาอนุภาคนาโนไปใช้กับทั้งยาที่มีการใช้ในรูปแบบเดิม การนำส่งยาโปรตีน วัคซีน และนิวคลีโอไทด์ เป็นต้น โดยระบบนำส่งที่พัฒนาขึ้นทั้งในรูปอนุภาคนาโน หรือระบบคอลลอยด์อื่นๆ เหล่านี้ จะไปมีผลต่อค่าเภสัชจลนศาสตร์ การกระจาย และการปลดปล่อยในร่างกาย⁽¹⁾

นอกจากนี้ในปัจจุบันได้มีการประยุกต์ใช้อนุภาคนาโนนำไปใช้ในเครื่องสำอาง ดังจะเห็นได้จากการเติบโตอย่างรวดเร็วในการลงทุนและการจดสิทธิบัตรเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับอนุภาคนาโนเพื่อการใช้ทางผิวหนัง ตัวอย่างเช่น ในผลิตภัณฑ์กันแดด ผลิตภัณฑ์เพื่อให้ความชุ่มชื้นแก่ผิว แต่อย่างไรก็ตามการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในการใช้ผลิตภัณฑ์ที่มีอนุภาคนาโนเป็นส่วนประกอบนี้ควรได้รับการตรวจสอบเพื่อให้ทราบถึงประสิทธิภาพและความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ก่อนนำไปใช้ด้วย ในบทนี้จะกล่าวถึงการเตรียมอนุภาคนาโนในรูปแบบ อนุภาคนาโนไขมัน (Lipid nanoparticles)⁽²⁾

อนุภาคนาโนไขมัน (Lipid nanoparticles)

อนุภาคนาโนไขมันประกอบด้วยไขมันแข็ง (solid lipid) หรือส่วนผสมระหว่างไขมันแข็งและไขมันเหลว (liquid lipid) เป็นส่วนประกอบหลักซึ่งมีชื่อเรียกว่า solid lipid nanoparticles (SLNs) และ nanostructured lipid carriers (NLCs) ตามลำดับ ดังนั้นอนุภาคชนิดนี้จะไม่ได้มีลักษณะเป็นถุงที่มีความยืดหยุ่นเหมือนกลุ่มอื่นที่กล่าวมา อนุภาคนาโนไขมันทั้งสองชนิดเตรียมจากไขมันที่มีความปลอดภัยต่อร่างกาย โดยไม่หลอมละลายที่อุณหภูมิห้องหรือร่างกาย การที่ส่วนประกอบของไขมันเหลวตำรับ NLCs ทำให้เพิ่มประสิทธิภาพในการกักเก็บตัวยาหรือสารสำคัญและมีการควบคุมการปลดปล่อยตัวยาหรือสารสำคัญออกมาจากตำรับที่ดีขึ้นกว่า SLNs เนื่องจากตัวยาหรือสารสำคัญที่ใส่เข้าไปในตำรับสำหรับ SLNs สารจะแทรกตัวอยู่ระหว่างโครงร่างผลึก (crystal lattice) ที่เป็นระเบียบแต่ใน NLCs สารจะแทรกตัวอยู่ระหว่างโครงร่างที่ไม่เป็นระเบียบทำให้ปริมาณของตัวยาหรือสารสำคัญถูกกักเก็บได้มากขึ้น โดยการกักเก็บตัวยาหรือสารสำคัญที่มีคุณสมบัติชอบไขมันอาจถูกกักเก็บอยู่ในอนุภาคได้ถึง 90-98 % ในขณะที่ตัวยาหรือสารสำคัญที่มีคุณสมบัติชอบน้ำอาจถูกกักเก็บได้ประมาณ 20-30 % สารกลุ่ม tristearin นิยมนำมาเตรียม SLNs ส่วนผสมระหว่าง mono-, di- และ triacylglycerols รวมถึง monoacids และ poly(acid acyl) glycerols นิยมนำมาเตรียม NLCs รูปตัวอย่างแสดงดังรูปที่ 1

การเตรียมอนุภาคนาโนมีหลายวิธี เช่น วิธีปั่นผสมเป็นเนื้อเดียวกันด้วยความดันสูงแบบเตรียมที่อุณหภูมิสูงหรือต่ำ (hot or cold high-pressure homogenization), วิธีทำให้เกิดอิมัลชันด้วยตัวทำละลายและการระเหย (solvent emulsification and evaporation), วิธีทำให้เกิดอิมัลชันและการแพร่ผ่าน (emulsification-diffusion technique) และ การกลับวัฏภาค (phase inversion)

อนุภาคนาโนไขมันมีข้อดีในการนำส่งตัวยาหรือสาระสำคัญที่ดีกว่าระบบอื่นๆ คือ ไขมันซึ่งเป็นส่วนประกอบในตำรับทำให้พื้นที่ผิวของอนุภาคสูงขึ้นทำให้การยึดเกาะกับผิวหนังสูงขึ้นและสามารถทำให้เกิดการปกคลุมผิวเมื่อทาลงบนผิวหนัง โดยผิวหนังจะมีความชุ่มชื้นสูงขึ้นและยังมีคุณสมบัติในการเพิ่มการแทรกผ่านผิวหนัง (penetration enhancer) ทำให้การซึมผ่านของตัวยาหรือสารสำคัญที่ปล่อยออกจากอนุภาคเพิ่มสูงขึ้น⁽²⁾ ตัวอย่างของผลิตภัณฑ์ที่ใช้ระบบนี้นำส่งแสดงในตารางที่ 1









การประยุกต์ใช้อนุภาคนาโนไขมันทางเวชสำอาง

การเตรียมอนุภาคนาโนไขมันให้อยู่ในรูปแบบที่ใช้ง่ายทางเวชสำอาง เช่น ครีม โลชันหรือเจล อาจทำได้โดยการเติมอนุภาคนาโนไขมันลงในครีมหรือเจลที่เตรียมไว้ การใส่สารที่เหนี่ยวนำให้เกิดความหนืด (viscosity enhancers) ลงในส่วนน้ำของอนุภาคนาโนไขมันเพื่อให้เกิดเป็นเจล หรือเตรียมอนุภาคนาโนไขมันโดยใช้ไขมันในความเข้มข้นสูงจนทำให้ผลิตภัณฑ์ที่เตรียมออกมามีลักษณะใกล้เคียงกับครีม⁽³⁾ Souto และคณะ⁽⁴⁾ ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคนาโนไขมัน (solid lipid nanoparticle, SLN และ nanostructured lipid carriers, NLC) และเจล 4 ชนิด (xanthan gum, hydroxyethylcellulose 4000, Carbopol 934 และ chitosan) ที่ใช้เป็นตัวกลางในการกระจาย จากการศึกษาพบว่า คุณสมบัติของอนุภาคนาโนไขมันมีผลต่อคุณสมบัติในการไหลของเจลแต่ละชนิด Shahgaldian และคณะ⁽⁵⁾ ศึกษาคุณสมบัติของ SLN ในเจลชนิดต่างๆ (carbopol 980, carbopol 2020, hyaluronic acid และ Xanthan gum) โดยใช้ atomic force microscopy และ photon correlation spectroscopy พบว่า SLN สามารถกระจายตัวอยู่ภายในเนื้อเจลโดยไม่เกิดการจับตัวกันหรือมีการจับตัวกันเพียงเล็กน้อย

การประยุกต์ใช้อนุภาคนาโนไขมันเพื่อเพิ่มความคงตัวทางเคมีแก่สารสำคัญที่กักเก็บ

อนุภาคนาโนไขมันจะช่วยลดการสลายตัวของสารสำคัญที่ไวต่อแสง ปฏิกิริยาออกซิเดชัน (oxidation) และปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส (hydrolysis) โดย Teeranachaideekul และคณะ⁽⁶⁾ ศึกษาพบว่า สามารถเพิ่มความคงตัวของ ascorbyl palmitate โดยการเตรียมในรูป NLC นอกจากนี้ชนิดของไขมัน ชนิดของสารลดแรงตึงผิว การเติมสารต้านการเกิดออกซิเดชันในขั้นตอนการผลิตและสภาวะในการเก็บล้วนมีผลต่อความคงตัวของ NLC ที่เตรียมได้ Jee และคณะ⁽⁴⁾ ศึกษาพบว่าความคงตัวของ all-tran retinol จะสูงขึ้นเมื่อบรรจุใน SLN ร่วมกับ butylate hydroxyanisol (BHA) และ butylate hydroxytoluene (BHT)

การประยุกต์ใช้อนุภาคนาโนไขมันเพื่อเพิ่มความชุ่มชื้นของผิวหนัง

ขนาดอนุภาคที่เล็กของอนุภาคนาโนไขมันทำให้ประสิทธิภาพการยึดติดผิวมีค่าสูงจึงนำไปสู่การสร้างฟิล์มบนผิวหนัง ทำให้การระเหยของน้ำเกิดลดลง นำไปสู่การเพิ่มความชุ่มชื้นแก่ผิวหนัง⁽³⁾ Pardeike และ Muller⁽⁷⁾ศึกษาเปรียบเทียบถึงความสามารถในการรักษาความชื้นบนผิวหนังของ NLC อิมัลชันและ liquid parafin พบว่า NLC มีความสามารถในการรักษาความชื้นบนผิวหนังสูงกว่าอิมัลชันเมื่อมีปริมาณไขมันและขนาดอนุภาคเท่ากัน นอกจากนี้ยังพบว่า NLC มีความสามารถในการรักษาความชื้นบนผิวหนังเทียบเท่า liquid paraffin อย่างไรก็ตาม Souto และคณะ⁽⁴⁾ ศึกษาพบว่า SLN มีค่าการปกคลุมผิว (occlusive factor) ที่สูงกว่า NLC เมื่อเตรียมด้วยความเข้มข้นของไขมันที่เท่ากัน

การประยุกต์ใช้อนุภาคนาโนไขมันเพื่อลดการระคายเคืองจากสาระสำคัญทางเวชสำอาง

สารกันแดดบางชนิด เช่น เบนโซฟีโนน (benzophenone) และไทเทเนียมไดออกไซด์ (titanium dioxide) อาจซึมสู่ผิวหนังทำให้เกิดการระคายเคืองหรือเกิดการแพ้⁽⁸⁾ Wissing และ Muller⁽⁹⁾ ศึกษาเปรียบเทียบประสิทธิภาพของ SLN และ o/w emulsion ในการนำส่ง oxybenzone ซึ่งเป็นสารกันแดดผ่านผิวหนัง ผลการศึกษาพบว่า SLN ให้การปลดปล่อย oxybenzone ที่ต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับอิมัลชัน นอกจากนี้ SLN ยังให้ปริมาณและอัตราการซึมผ่านผิวที่ต่ำกว่า

การประยุกต์ใช้อนุภาคนาโนไขมันในการป้องกันรังสียูวี

จากการที่ SLN มีคุณสมบัติในการป้องกันรังสียูวี^(9,10) Wising และ Muller⁽¹⁰⁾ ได้ศึกษาสารกันแดดรูปแบบใหม่โดยการบรรจุ tocopherol acetate ลงใน SLN เพื่อเพิ่มความคงตัวทางเคมีและเพิ่มประสิทธิภาพในการป้องกันรังสียูวี จากการศึกษาพบว่า SLN เปล่า (placebo SLN) และ tocopherol acetate ในรูปแบบ SLN มีประสิทธิภาพในการป้องกันรังสียูวีที่สูงกว่า tocopherol acetate ในรูปแบบอิมัลชัน นอกจากนี้ยังพบว่า SLN ที่มี tocopherol acetate มีประสิทธิภาพในการป้องกันรังสียูวีที่สูงกว่า SLN เปล่า ซึ่งเกิดจากการเสริมฤทธิ์ในการป้องกันรังสียูวีของ tocopherol acetate

การประยุกต์ใช้อนุภาคนาโนไขมันเพื่อเพิ่มการดูดซึมของสารสำคัญผ่านผิวหนัง

ขนาดที่เล็กของอนุภาคนาโนไขมันทำให้สามารถสัมผัสกับ stratum corneum ได้อย่างใกล้ชิดจึงช่วยเพิ่มการดูดซึมของสารสำคัญผ่านผิวหนังได้⁽³⁾ Pardeike และ Muller(7) ศึกษาการเพิ่มการดูดซึมผ่านผิวหนังของ Coenzyme Q10 ที่บรรจุใน NLC เปรียบเทียบกับ Coenzyme Q10 ในรูปแบบอิมัลชันชนิดน้ำมันในน้ำและในรูปแบบสารละลายใน liquid paraffin โดยใช้ tape-stripping test จากการศึกษาพบว่า NLC สามารถเพิ่มการดูดซึมของ Coenzyme Q10 เมื่อเปรียบเทียบกับ Coenzyme Q10 ในรูปแบบอิมัลชันและในรูปแบบสารละลายใน liquid paraffin

บทสรุป

ในปัจจุบันได้มีการพัฒนาเครื่องสำอางให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยมีการใส่สารสำคัญลงไปในผลิตภัณฑ์เพื่อให้มีการออกฤทธิ์เชิงรักษาเรียกว่า "เวชสำอาง" อีกทั้งได้มีแนวทางการพัฒนาตำรับเวชสำอางให้มีประสิทธิภาพดียิ่งขึ้นด้วยการใช้ระบบนำส่ง โดยเฉพาะการใช้อนุภาคนาโนในผลิตภัณฑ์ ทั้งนี้ผิวหนังเป็นเครื่องกีดขวางที่สำคัญในการซึมแพร่ผ่านของสารสำคัญ ข้อมูลของสารสำคัญเช่น คุณสมบัติทางเคมีกายภาพ รวมทั้งกลไกการออกฤทธิ์และชั้นผิวหนังของที่เป็นเป้าหมายในการออกฤทธิ์เป็นข้อมูลสำคัญในการเลือกวิธีนำส่งสารสำคัญเข้าสู่ชั้นของผิวหนัง การเลือกใช้วิธีนำส่งสารสำคัญที่เหมาะสมจะเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพในการซึมแพร่ผ่านของสารสำคัญ ประหยัดและปลอดภัยแก่ผู้ใช้ ข้อได้เปรียบในการนำส่งสารสำคัญเหล่านี้โดยการกักเก็บไว้ในระบบนำส่งอนุภาคนาโนคือ ความสามารถในการเพิ่มการดูดซึม, เพิ่มการละลาย, สามารถป้องกันการเสื่อมสลาย, ควบคุมการปลดปล่อยสารสำคัญ, หรือทำให้เกิดความรู้สึกสัมผัสที่ดีบนผิวหนังหลังจากใช้ผลิตภัณฑ์ ฯลฯ อนุภาคนาโนที่สามารถนำมาใช้มีอยู่ในหลายรูปแบบขึ้นอยู่กับส่วนประกอบของอนุภาค, วิธีที่ใช้ผลิต, สารสำคัญที่ต้องการกักเก็บ, กลไกการนำส่งอนุภาคที่ต้องการ ซึ่งปัจจัยเหล่านี้อาจกำหนดสมบัติทางเคมีกายภาพของอนุภาคนาโน เช่น ขนาดอนุภาค, พื้นผิวอนุภาค, และความคงตัวของอนุภาคเป็นต้น ในท้องตลาดได้มีผลิตภัณฑ์ที่มีอนุภาคนาโนเป็นระบบนำส่ง เช่น Cutanova Cream NanoVital Q10, SURMER Cr?me Leg?re Nano-Protection ซึ่งสามารถนำส่งสารสำคัญได้อย่างมีประสิทธิภาพดีกว่าตำรับเครื่องสำอางแบบเก่า เช่น ครีม หรือ อิมัลชั่น นอกจากนี้ยังทำให้ผลิตภัณฑ์มีความน่าสนใจและเป็นการเพิ่มมูลค่าให้กับผลิตภัณฑ์อีกด้วย อย่างไรก็ตามการพัฒนาระบบนำส่งอนุภาคนาโน นอกเหนือจากการทดสอบถึงลักษณะทางเคมีกายภาพและความคงสภาพของอนุภาคนาโน ผู้พัฒนาต้องคำนึงถึงประสิทธิภาพและความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ก่อนที่จะนำไปใช้ต่อไป

เอกสารอ้างอิง

1. Parveen S, Misra R, Sahoo S K, Nanopartcles: a boon to drug delivery, therapeutics, diagnostics, and imaging. Nanomed Nanotechnol Biol Med. 2012;8:147-66.
2. Venugaranti VV, Perumal OP, Chapter 9, Nanosystems for Dermal and Transdermal Drug Delivery, In: Pathak Y, Thassu D. Drug Delivery Nanoparticles Formulation and Characterization. New York: Informa Healthcare USA, Inc., 2009:126-55.
3. Pardeike J, Hommoss A, Muller RH. Lipid nanoparticles (SLN, NLC) in cosmetic and pharmaceutical dermal products. Int J Pharm. 2009;366:170-84.
4. Souto EB, Wissing SA, Barbosa CM, Muller RH. Evaluation of the physical stability of SLN and NLC before and after incorporation into hydrogel formulations. Eur J Pharm Biopharm. 2004;58(1):83-90.
5. Shahgaldian P, Quattrocchi L, Gualbert J, Coleman AW, Goreloff P. AFM imaging of calixarene based solid lipid nanoparticles in gel matrices. Eur J Pharm Biopharm. 2003;55(1):107-13.
6. Perugini P, Genta I, Pavanetto F, Conti B, Scalia S, Baruffini A. Study on glycolic acid delivery by liposomes and microspheres. Int J Pharma. 2000;196(1):51-61.
7. Pardeike J, Muller RH. Coenzyme Q10-loaded NLCs: Preparation, occlusive properties and penetration enhancement. Pharmaceut Tech Eur. 2007;19(7):46-9.
8. Muller RH, Radtke M, Wissing SA. Solid lipid nanoparticles (SLN) and nanostructured lipid carriers (NLC) in cosmetic and dermatological preparations. Adv Drug Del Rev. 2002;54, Supplement(1):S131-S55.
9. Wissing SA, Muller RH. Solid lipid nanoparticles as carrier for sunscreens: in vitro release and in vivo skin penetration. J Controlled Release. 2002;81(3):225-33.
10. Wissing SA, Muller RH. A novel sunscreen system based on tocopherol acetate incorporated into solid lipid nanoparticles. Int J Cosmetic Sci. 2001;23(4):233-43.