京尼平交联的槲皮素纳米颗粒的制备及性质研究

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槲皮素具有抗氧化性、抗炎和预防癌症等生物活性功能,但不溶于水和油、生物利用度低和稳定性差等缺点限制了其在保健食品和制药行业中的广泛应用。本文利用疏水性的玉米醇溶蛋白,通过反溶剂共沉淀法制备纳米颗粒来负载槲皮素,进一步利用果胶和壳聚糖通过层层静电堆积技术制备具有多层结构的蛋白质/多糖纳米颗粒,提高负载物的包埋率和生物利用度。同时采用京尼平交联修饰纳米颗粒,进一步提高槲皮素生物利用度和纳米颗粒的稳定性,且具有协同抗氧化效果。本文明确了壳聚糖涂层及京尼平修饰对纳米颗粒中槲皮素的包埋率和生物利用度的影响,明晰了多糖涂层和京尼平与玉米醇溶蛋白之间的相互作用方式,阐明了京尼平交联的槲皮素-玉米醇溶蛋白/果胶/壳聚糖纳米颗粒的形成机制。研究内容和结果如下:以稳定性、浊度和电位为指标探究玉米醇溶蛋白/果胶质量比对二元纳米颗粒以及壳聚糖相对分子质量对三元纳米颗粒的影响。结果表明玉米醇溶蛋白/果胶质量比为5:3时二元纳米颗粒较稳定、具有较小的平均粒径(176.2 nm)和多分散性指数(0.221)且具有高带电量(电位为-34.2 m V)。壳聚糖相对分子质量为30万时,三元纳米颗粒较稳定、具有较小的平均粒径(252.2 nm)和多分散性指数(0.254)且具有高带电量(电位为+43.2 m V)。相较于二元纳米颗粒,三元纳米颗粒带电性由负转正则揭示多层纳米颗粒的形成。进一步制备二元纳米颗粒和三元纳米颗粒并对槲皮素进行包埋,结果表明采用壳聚糖涂层代替二分之一的果胶涂层,槲皮素包埋率从73.3%提高至86.6%。使用京尼平对负载槲皮素的三元纳米颗粒交联可进一步将包埋率提升至92.2%。壳聚糖涂层的引入使槲皮素纳米颗粒的电位从-34.2 m V增加到+43.5 m V,平均粒径则从155.3 nm增大到253.2 nm。京尼平的交联对纳米颗粒的平均粒径(243.7 nm)和电位(+45.6 m V)几乎无影响。所有纳米颗粒的多分散性指数均小于0.3,且粒径分布表现为单峰分布,表明纳米颗粒尺寸均匀。对制备得到的空白纳米颗粒和槲皮素纳米颗粒进行表征。扫描电子显微镜结果显示槲皮素纳米颗粒均为圆球状。红外光谱、荧光光谱、圆二色谱和X-射线衍射图谱分析表明果胶涂层和壳聚糖涂层是通过静电相互作用吸附到玉米醇溶蛋白纳米颗粒表面并引发蛋白质发生荧光淬灭,使蛋白的疏水结构展开、无序规则卷曲增多15%;京尼平则是通过与玉米醇溶蛋白的伯氨基直接发生交联反应导致玉米醇溶蛋白的二级结构发生改变,无序规则卷曲增多8%;槲皮素负载到纳米颗粒后存在状态从结晶态转变为无定形态,并与玉米醇溶蛋白产生疏水相互作用和氢键相互作用。进一步的凝胶破坏剂实验表明静电相互作用是维持京尼平交联的槲皮素纳米颗粒的主要作用力。对槲皮素纳米颗粒的稳定性、胃肠道消化、生物利用度和抗氧化性进行分析。研究表明壳聚糖涂层取代二分之一的果胶涂层可提高纳米颗粒的离子强度稳定性,使纳米颗粒在0~50 mmol/L氯化钠条件下保持稳定。京尼平交联后纳米颗粒的平均粒径变化幅度更小,说明京尼平交联在一定程度上可改善其离子强度稳定性。4℃和25℃条件下储存30天后,未交联的纳米颗粒中槲皮素保留率分别为73.5%和58.3%,而京尼平交联的纳米颗粒中槲皮素保留率可达到78.0%和69.4%。除提高纳米颗粒的储藏稳定性外,京尼平交联对槲皮素纳米颗粒的抗氧化性具有一定增强效果。此外,纳米颗粒还可实现槲皮素在胃肠道环境中的控制释放。经包埋后槲皮素的生物利用率从16.1%提高至72.6%,京尼平交联可进一步使其提高至82.7%。
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