姜黄素(curcumin,CUR)是从姜科姜黄属植物姜黄(Curcuma longa L.)、天南星科(Araceae)等的根茎中提取的一种天然有效成分。姜黄素具有抗肿瘤、抗炎、抗HIV、抗菌、抗氧化、保护肝肾等多种药理作用和重要的经济价值,已经成为开发的热点,且毒性很低,具有良好的临床应用潜力。但姜黄素存在水中溶解度小、生物利用度低等缺点。姜黄素纳米化是为了提高姜黄素在水中的溶解度,改善和提高姜黄素的吸收及生物利用度,减少用药量,节省资源;改变姜黄素传统剂型,丰富姜黄素的剂型选择和给药途径,增强姜黄素的药效。本研究主要利用液相沉积法(liquid-phase deposition(LPD))制备姜黄素纳米粒,采用单因素优化实验方法对药物浓度、吐温-80浓度、水和有机相的比例、药物滴加速度、搅拌速度、沉积时间、沉积温度、均质压力、均质次数、姜黄素和甘露醇的质量比共10个因素进行考察研究,得到制备姜黄素纳米粒的最优工艺条件,并对姜黄素纳米粒的理化性质、药物含量、溶剂残留、稳定性分析、饱和溶解度、溶出速率、体外抗氧化、大鼠体内抗氧化、大鼠体内生物利用度、体内外相关性和纳米药物在大鼠组织器官中的分布情况进行研究。研究结果如下:1、利用单因素实验对姜黄素纳米粒的制备工艺进行优化,最优工艺条件如下:姜黄素质量浓度为8mg/mL、吐温-80用量为0.5‰、溶剂和反溶剂的比例为1:5、药物滴加速度为3mL/min、搅拌速度为500r/min、沉积时间为5min、沉积温度为0℃、高压均质压力为50MPa、均质次数7次、姜黄素与甘露醇质量比为1:4。在最优条件下,所得姜黄素纳米粒冻干粉复溶后的平均粒径为91.2nm,姜黄素含量为15.30%。2、姜黄素纳米粒的理化性质的检测结果显示:由扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)图像可知,姜黄素原粉呈大颗粒片状,而姜黄素纳米粒粒径明显减小,呈不规则的均匀的块状结构。傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FITR)与液相色谱-质谱联用仪(liquid chromatography mass spectrum,LC-MS)检测结果可知姜黄素纳米粒的化学结构没有发生变化只是发生了物理变化。差示热量扫描(differential scanning calorimetry,DSC)、X 射线衍射(X-ray diffraction,XRD)检测结果可知姜黄素纳米粒的结晶度降低、熔点降低,基本变为无定形态结构。热重分析(thermogravimetric analysis,TGA)检测结果可知变为无定形态结构的纳米粒更容易被蒸发和发生更快的热分解,其原因可能是姜黄素纳米粒比原粉粒径小、比表面积大。3、溶剂残留实验结果显示:姜黄素纳米粒中的丙酮残留含量是14ppm或0.0014%。ICH限制的III类溶剂丙酮残留是5000ppm或0.5%。因此,姜黄素纳米粒中丙酮的残留量符合ICH规定的溶剂要求,符合药品使用。姜黄素纳米粒中吐温80的含量为0.25%,中国药典(CP 2005)中规定药用辅料吐温-80的用量不能超过1%-2%,结果证明姜黄素纳米粒中吐温-80含量符合中国药典(CP2005)标准。4、药物稳定性测试结果显示:将姜黄素纳米粒放置于25℃下12个月期间,姜黄素纳米粒的平均粒径和含量基本未发生变化,说明纳米粒在放置于25℃期间没有发生团聚和聚合现象。姜黄素纳米粒在外观上看颜色未变,色泽均匀,无坍塌或干缩现象。用水复溶之后,体系均一稳定。5、饱和溶解度实验结果显示:姜黄素纳米粒的饱和溶解度远远大于姜黄素原粉。在去离子水中,姜黄素原粉和纳米粒的饱和溶解度分别是15.44μg/mL和636.36μg/mL,纳米粒是原粉的41.2倍。在人工胃液中,姜黄素原粉和纳米粒的饱和溶解度分别是52.30μg/mL和91.23μg/mL,纳米粒是原粉的1.74倍。在人工肠液中,姜黄素原粉和纳米粒的饱和溶解度分别是1.47μg/mL和22.48μg/mL,纳米粒是原粉的15.29倍。6、体外溶出速率实验结果显示:姜黄素纳米粒与原药相比显示出了更快的溶出速率。在去离子水中,实验开始30min时,姜黄素纳米粒的溶出速率是原粉的14.51倍;在90min时,二者的溶出已经接近了平衡,此时姜黄素纳米粒是原粉的21.11倍。在人工胃液中,在溶出实验开始30min时,姜黄素纳米粒的溶出速率是原粉的2.5倍;在90min时,二者的溶出已经接近了平衡,此时姜黄素纳米粒是原粉的2.33倍。在人工肠液中,在溶出实验开始30min时,姜黄素纳米粒的溶出速率是原粉的57.36倍;在90min时,二者的溶出已经接近了平衡,此时姜黄素纳米粒是原粉的44.79倍。姜黄素纳米粒可以在短时间内更好地发挥药效。7、体外抗氧化结果显示:姜黄素纳米粒DPPH自由基清除率的IC50值为0.03857 mg/mL,原粉为0.13487mg/mL;姜黄素纳米粒ABTS自由基清除率的IC50值为0.05448mg/mL,原粉为1.54665mg/mL;当药物浓度为1mg/mL时,姜黄素纳米粒还原力值为2.18,相比之下,原粉的还原力值为0.014。姜黄素纳米粒比原粉的清除DPPH、ABTS自由基能力和铁氰化钾还原力明显增强,说明了液相沉积法制备纳米粒的过程改善了姜黄素水溶性差的缺陷,从而使其抗氧化活性大大提高。8、姜黄素纳米粒在大鼠体内抗氧化能力实验结果显示:给药量为100mg/kg、300mg/kg、500mg/kg,分别在灌胃第0天、第14天和第28天取血检测,统计分析数据显示,在同等给药量和同等环境下姜黄素纳米粒在大鼠的血清中超氧化物歧化酶(SOD)活力、过氧化氢酶(CAT)活力、丙二醛(MDA)含量、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)的活力均大于姜黄素原粉;且灌胃第28天的结果优于灌胃第14天的结果。说明了姜黄素纳米粒具有较强的抵御膜脂质过氧化和清除血清中自由基的能力,减小姜黄素粒径可以有效提高药物在体内的活性、更好地得到释放,从而表现出更强的体内抗氧化活性。9、姜黄素纳米粒的大鼠灌胃生物利用度实验结果显示:姜黄素原粉在灌胃1.5h后达到最高药物血浆浓度为1.2μg/mL,姜黄素纳米粒在灌胃1.5h后达到最高药物血浆浓度为2.5μg/mL。通过AUC比较得知,姜黄素纳米粒的生物利用度是原粉的2.67倍。与姜黄素原粉相比,纳米粒的生物利用度明显提高。从平均滞留时间来看,姜黄素纳米粒比原粉在血液中存留时间长,更能充分发挥药效。10、体内外相关性分析结果显示:根据回归方程y=0.8899x-4.4615,R2=0.7010得知,R2小于相应相关系数临界值R2=0.9170(P<0.01,n=6),表明姜黄素纳米粒体内外没有相关性。这一结果的可能原因是姜黄素作为BCS分类中的第IV类药物,溶出速率与膜透性综合因素影响姜黄素的体内吸收率。姜黄素纳米粒的溶出速率加快,而肠道对于纳米粒的传输速度并没有改变。因此,可能导致了姜黄素纳米粒在体内外有限的相关性。11、姜黄素纳米粒大鼠组织分布实验结果显示:分别在生物利用度时间点检测大鼠各组织中姜黄素的浓度,可以看出姜黄素纳米粒在各组织中的分布远大于原粉,这说明了姜黄素纳米粒的粒径小,使姜黄素在各组织中能够跟好的吸收,达到药效。以分布最高的心脏和肝脏为例,进行了姜黄素纳米粒药代动力学研究。姜黄素纳米粒在大鼠心脏组织中浓度很高,原因是心脏是血液最密集的地方,药物进入血液后首先在心脏中存留,且纳米粒比原粉粒径小、溶解度高,所以纳米药物会在心脏组织内存留较长的时间。药物在心脏中的较高浓度和较长的滞留时间意味着姜黄素纳米粒在临床中对抗菌、抗氧化的治疗起到重要的作用。除心脏以外,药物在肝脏中的分布也比较高,这是因为肝脏除了是血液密集的地方,也是主要是代谢器官;粒径减小会增强姜黄素的水溶性,增加了血药浓度,为姜黄素的保肝作用提供了有利条件。而且姜黄素本身具有保肝作用,对肝损伤过程中肝纤维化具有一定的修复能力。从以上实验结果中可以看出,本研究制备的姜黄素纳米粒粒径小、分布均匀、溶剂残留低、结晶度低,明显地增强了姜黄素的溶解度、提高了姜黄素的生物利用度、抗氧化活性和在各组织器官中药物的浓度,在临床抗氧化药物开发中具有潜在的药用价值。