基于环糊精包合的光甘草定运载体系的制备及性质

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光甘草定(Glabridin,GLD)是光果甘草特有的疏水性异黄烷化合物,具有抗氧化、降血糖、抗癌细胞增殖、抑制黑色素生成、抗炎等多种生物活性。但是,GLD水溶性差、渗透系数小,导致其生物利用度低,无法在体内充分发挥功能;同时,溶解度低也影响了GLD在水溶性基质的食品、保健品等领域的实际应用。环糊精(Cylcodextrin,CD)具有外亲水、内疏水的独特笼状结构,可将极性低的小分子包合在其疏水空腔内,从而提高难溶性化合物的溶解度。壳聚糖(Chitson,CS)纳米粒可通过开启细胞旁路途径、内吞入胞等多种方式改善被载分子的小肠渗透性。本课题首先采用分子对接和相溶解度相结合的方法筛选出适宜包合GLD的CD,制备GLD/CD包合物,以提高GLD在水中的溶解度;然后利用CD与CS之间的静电相互作用,制备GLD/CD/CS纳米粒,旨在促进GLD经小肠上皮细胞的吸收,提高其生物利用度。同时,考察GLD/CD包合物和GLD/CD/CS纳米粒的抗癌细胞增殖活性和降血糖活性。主要研究结果如下:(1)分子对接结果表明:12种CDs中,2-磺丁基-β-环糊精(2-SBE-β-CD)与GLD对接的最佳结合能/平均结合能最低,为-8.6/-8.3671 kcal/mol;以GLD的A环指向CDs的小口端为最佳构象;主客体分子之间的主要相互作用力为范德华力,2-SBE-β-CD与GLD分子间可形成2个氢键,并产生较弱的静电相互作用。选取包括2-SBE-β-CD在内的6种与GLD结合较好的CDs进行相溶解度实验,结果表明:除α-CD外,其他5种CDs均可不同程度地提高GLD的溶解度,相溶解度曲线均为AL型,表明与GLD形成1:1的包合物。其中,2-SBE-β-CD与GLD包合的吉布斯自由能最小(ΔG-4.17 kcal.mol-1)、表观稳定常数最大(K1:1 871.25 L.mol-1)、包合效率最高(CE 2.1454)、包合比最小(D:CD 1:1.47)。结合分子对接和相溶解度研究结果,确定2-SBE-β-CD对GLD的包合能力优于其他CDs。(2)采用多种方法制备了GLD/2-SBE-β-CD固体包合物。湿法制备过程中的干燥方法对GLD/2-SBE-β-CD固体包合物的包合率和载药量均无显著影响;但对包合物的水溶性影响较大。适当提高投料比(GLD/2-SBE-β-CD),包合率虽然略有下降,但可显著提高载药量。以投料比(GLD/2-SBE-β-CD)1:1,冷冻干燥法制备的GLD/2-SBE-β-CD的包合率和载药量分别为93.33和11.89%,GLD在水中的溶解度可达83 mg/m L。SEM结果显示:不同方法制得的GLD/2-SBE-β-CD包合物外部形貌差异显著;喷雾干燥法制备的包合物为表面光滑、粒径很小的球形颗粒,颗粒尺寸显著小于冷冻干燥法、捏合法和共蒸发法制得的包合物。DSC结果显示GLD/2-SBE-β-CD包合物中GLD以无定形非晶体结构存在。DSC及FTIR充分证明了2-SBE-β-CD已将GLD包合在空腔内形成了包合物。(3)绘制了完善的2-SBE-β-CD和CS体系的相图,可看出:当体系总浓度C0≤1%、CS和2-SBE-β-CD质量比CCS/CCD为2:1~1:2时,易生成半透明的均一分散液。GLD/2-SBE-β-CD/CS纳米粒较优的制备条件为:C0为0.5%、CCS/CCD为2:1、p H 5。GLD/2-SBE-β-CD/CS(5.0)纳米粒的粒径分布图呈单峰状,平均粒径为596.77 nm;PDI值较小,为0.28;Zeta电位为27.33 m V;表明该纳米粒表面带正电荷、且分布均匀。SEM结果显示GLD/2-SBE-β-CD/CS(5.0)纳米粒固体呈明显的扁球形。DSC结果证明GLD被包裹在纳米颗粒内部,GLD以非晶态的结构存在。FTIR分析证实2-SBE-β-CD的磺酸基负离子与CS的质子化氨基之间产生了静电相互作用。(4)GLD/2-SBE-β-CD包合物和GLD/2-SBE-β-CD/CS纳米粒不同程度地显著改善了GLD在模拟胃、肠液中的溶出速度和累积溶出率,极大程度地提高了在模拟胃、肠液中游离的GLD浓度,并显著提高小肠上皮细胞对GLD的摄取量。与GLD/水组相比,GLD/2-SBE-β-CD、GLD/2-SBE-β-CD/CS的Caco-2细胞摄取率分别提高了4.4倍、2.9倍;与GLD/DMSO组相比,则分别提高了0.85、0.35倍。以上结果表明:GLD/2-SBE-β-CD和GLD/2-SBE-β-CD/CS均具有提高GLD吸收率、改善GLD生物利用度的潜在能力。(5)载体2-SBE-β-CD和2-SBE-β-CD/CS在浓度0~200μM范围内,对Hep G-2、Caco-2以及Bcap-37细胞均无细胞毒作用。载药的GLD/2-SBE-β-CD包合物以及GLD/2-SBE-β-CD/CS纳米粒均能显著抑制上述三种癌细胞的增殖,抑制效果显著优于GLD/水组,弱于GLD/DMSO组。表明:GLD/2-SBE-β-CD包合物以及GLD/2-SBE-β-CD/CS纳米粒可有效保障GLD抗肿瘤增殖活性的充分发挥。(6)1μg/m L和10μg/m L的GLD/2-SBE-β-CD和GLD/2-SBE-β-CD/CS均能显著或极显著促进胰岛素抵抗的Hep G-2细胞消耗葡萄糖,效果优于GLD/DMSO,表明二者均具有提高GLD降血糖活性的潜在能力。
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