甘氨酸螯合铁及其纳米脂质体研究

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氨基酸螯合铁是一种新型的和理想的铁营养强化剂,它具有良好的理化性质和生物活性,对预防和治疗缺铁症、改善缺铁性贫血有着重要的意义。但氨基酸螯合铁在强酸环境中不稳定、易于解离成无机铁盐,从而降低其生物利用率、影响其补铁效果。纳米脂质体作为一种新型的纳米运载系统是改善和增加氨基酸螯合铁稳定性并提高其口服生物利用率的可能途径。本论文选用氨基酸螯合铁中的甘氨酸螯合铁为对象,系统地研究了甘氨酸螯合铁的合成、表征及其抗氧化能力和作为铁强化剂的透析性,探讨了不同工艺制得的甘氨酸螯合铁的存在状态;制备了甘氨酸螯合铁纳米脂质体,研究了脂质体的稳定性;以甘氨酸螯合铁纳米脂质体为铁源强化牛奶,研究了其对牛奶理化性质的影响;以缺铁性贫血大鼠为模型,研究了甘氨酸螯合铁纳米脂质体对缺铁性贫血的治疗作用。以甘氨酸和无机铁盐为主要原料在水相体系中合成甘氨酸螯合铁,并采用有机溶剂沉淀法将甘氨酸螯合铁从反应液中分离出来。结果发现在制备过程中,将甘氨酸螯合铁从反应液分离后分别采用冷藏和冷冻两种方式处理,干燥所得产品的溶解性有明显差异,前者是具有良好溶解性的溶解型甘氨酸螯合铁,后者是溶解性较差的微溶型甘氨酸螯合铁。元素分析结果显示,两者具有一致的元素摩尔比,Fe(II):N:H2O的摩尔比为1:3:1。溶解型和微溶型甘氨酸螯合铁的摩尔电导率分别为22.00和27.80Ω-1cm2mol-1。红外光谱分析、X射线粉末衍射分析、热重分析结果显示,与游离甘氨酸配体相比,甘氨酸螯合铁的谱图发生了明显变化,氨基和羧基官能团的波段明显地红移或蓝移;α-氨基酸的特征吸收峰明显减弱或消失;甘氨酸螯合铁中不存在游离的甘氨酸,甘氨酸的羧基和氨基均与中心铁离子形成了配位键,生成了螯合物。Zeta电位分析结果显示,溶解型甘氨酸螯合铁水溶液的zeta电位很小,它在水相中是以真溶液存在的;微溶型甘氨酸螯合铁水溶液的zeta电位绝对值较大,它在水相中是以固体微粒的形式存在。采用反相蒸发法制备甘氨酸螯合铁脂质体,以包封率为指标,优化了制备参数,结果显示,胆固醇/磷脂质量比1:8,吐温80/磷脂质量比1:2,甘氨酸螫合铁/磷脂质量比3:10,水合pH6.8,超声功率300 W,制备的甘氨酸螯合铁脂质体包封率较高,达84.80%。视频变焦显微镜图显示,甘氨酸螯合铁脂质体有良好的球形结构和较为均匀的粒径分布。平均粒径为559.2 nm, PDI指数为0.313,zeta电位为+9.6 mV。体外释放结果表明,在模拟胃液中前4h,芯材累积释放率约为5%;前5h,约为8%;至20h时,甘氨酸螯合铁的累积释放率约为55%;在不含胆酸盐的模拟肠液中放置20 h,几乎没有释放;在含有胆酸盐的模拟肠液中放置20 h,甘氨酸螯合铁的累积释放率约为5%。在模拟胃肠液中释放后脂质体的粒径测定结果显示,平均粒径略有增加,而视频变焦显微镜图显示,脂质体仍保持着良好的球形形态。因而甘氨酸螯合铁脂质体有良好的缓释效果。采用反相蒸发法超声辅助制备了甘氨酸螯合铁纳米脂质体,所得脂质体的包封率可达76.2%。透射电镜图显示,甘氨酸螯合铁纳米脂质体具有良好的球形形态,一致的粒径分布和光滑的表面,绝大部分微粒粒径在100 nm以下。平均粒径为101.3 nm,PDI指数为0.361。在3个月的贮藏期内,脂质体有所泄露,但仍有较好的稳定性。经超声处理,甘氨酸螯合铁纳米脂质体发生了一定程度的泄露,粒子粒径明显降低,平均粒径由101.3 nm降低到86.8 nm, PDI指数由0.361降低到0.261。经加热处理,在前10 min脂质体有很好的稳定性,随后有较严重的泄露,粒子粒径没有发生明显变化,平均粒径由101.3 nm变为103.5 nm, PDI指数由0.361变为0.335。经金属离子的处理,甘氨酸螯合铁纳米脂质体在一价金属离子(Na+r和K+)溶液中发生明显泄露,脂质体粒径没有明显变化;在二价金属离子Mg+溶液中,脂质体泄露明显,粒子粒径明显增加;在Ca2+水溶液中,脂质体没有明显泄露,粒子粒径明显增加。体外释放结果显示,在模拟胃液中放置5 h,甘氨酸螯合铁累积释放率约为15%;在模拟肠液中放置5 h,其累积释放率约为20%,缓释效果明显。甘氨酸螯合铁纳米脂质体作为铁源强化牛奶与硫酸亚铁、甘氨酸螯合铁相比对牛奶脂质氧化程度更小,引起的感官质量变化程度更弱,牛奶的组织状态更稳定。缺铁性贫血大鼠的补铁效果和对贫血状况改善实验表明,与硫酸亚铁和甘氨酸螯合铁相比,甘氨酸螯合铁纳米脂质体可以更有效地改善大鼠的贫血状况,提高血红蛋白含量,增加体内的铁贮存。因而,甘氨酸螯合铁纳米脂质体的生物利用率得到了增加。纳米脂质体是一种能够增加甘氨酸螯合铁稳定性,提高其生物利用率的优良载体。
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