虾青素(astaxanthin,AST)是一种抗氧化能力极强的膳食类类胡萝卜素,由于其对癌症等疾病的潜在益处而引起了科学界极大的兴趣。这种优势与虾青素分子结构中存在的大量不饱和键密切相关,然而由于这些不饱键的存在同时导致其在高温、光照、酸性条件下易被氧化,虾青素的不稳定性降低了虾青素的生物利用度。另外,与大多数类胡萝卜素相似,虾青素在水中溶解度极低。虾青素的生物局限性不仅限制了虾青素的应用,而且还限制了虾青素抗癌机制的探究。针对上述问题,本研究采用改性乳液技术制备海藻酸钙(可生物降解材料)微球作为虾青素载体,同时选取肝癌细胞(HepG2细胞株)和肝正常细胞(THLE-2细胞株)作为体外肝细胞模型,实验对比虾青素干预前后两种细胞系的细胞行为,并对其内在机制进行了探讨。本研究首先采用双乳液法制备载虾青素海藻酸钙(ACA)微球,与未包封的虾青素相比,所制备的载虾青素海藻酸钙微球具有更高的贮存稳定性和抗氧化能力,ACA微球粒径均一,平均粒径为724 nm。考虑人体吸收系统,并在ACA微球基础上探究制备载虾青素海藻酸钙/壳聚糖复合(ACAC)微球的最佳制备条件。结果表明,使用0.1%(w/v)的壳聚糖制备得到的复合微球成球性高,且微球表面光滑平整,平均粒径为3.1μm。壳聚糖包衣前后均提高了虾青素的生物利用度,且都具有缓释效果,但复合微球更适合人体吸收系统。为了探究虾青素的抗肝癌效果,体外细胞实验选取粒径较小,载体系统简单的海藻酸钙微球作为虾青素载体,实验首先证明了载体对两种细胞系均没有毒副作用(在较大浓度范围内),并进一步证明了虾青素的抗肝癌效果。结果表明:虾青素对HepG2细胞增殖有抑制作用,但对THLE-2细胞生长的影响较小,虾青素含量为40μM时,抑制肝癌细胞增殖情况最明显,且干预96 h时抑制率达40%,进一步通过细胞内ROS含量测试及凋亡测试证明虾青素通过诱导肝癌细胞凋亡的形式抑制肝癌细胞增殖。此外,考虑肝脏复杂的代谢系统,实验基于糖代谢过程探究了虾青素的抗肝癌分子机制。实验结果表明,虾青素能有效抑制肝癌细胞内紊乱的糖代谢过程(有氧糖酵解),即肝癌细胞在有氧条件下依然只进行糖酵解过程和无氧氧化过程,而不进行线粒体内的三羧酸循环过程(正常细胞主要供能过程)。因此,虾青素可结合相关糖代谢调节药物作为新型肝癌预防及治疗药剂。