淺談柑橘類黃酮納米遞送系統(tǒng)研究進(jìn)展

◎ 楊安源，鄭澤洋，林 丹，李綺敏

（1.廣東省食品工業(yè)研究所有限公司，廣東 廣州 511442；2.廣東省食品工業(yè)公共實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 511442；3.廣東省食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站，廣東 廣州 511442）

柑橘是蕓香科果樹類植物，廣泛分布在地球熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)，可分為橘、柑、橙、柚及檸檬等。柑橘是我國栽培面積最大、產(chǎn)量最高和消費(fèi)量最大的水果，2019年我國柑橘年產(chǎn)量約為4 360萬t[1-2]。在柑橘產(chǎn)業(yè)中，制備柑橘加工品的同時產(chǎn)生了大量柑橘皮渣[3]，且全球的柑橘皮渣產(chǎn)量以每年3%的速度增長。柑橘皮渣中有多種活性成分，主要包括多糖基成分（果膠、纖維素、半纖維素）、精油、黃酮、色素等，其含量甚至高于柑橘加工制成品，具有巨大的經(jīng)濟(jì)利用潛力[4-5]。

中醫(yī)典籍記載柑橘整個果實(shí)均可入藥[6]，其中以橘皮入藥最為常見，現(xiàn)代藥理學(xué)等學(xué)科證明，柑橘皮中類黃酮物的生物活性對治療多種疾病具有促進(jìn)作用[7]，但大多數(shù)類黃酮化合物存在低溶解度、低滲透性和易分解等特點(diǎn)，嚴(yán)重影響了其生物利用率。此外，兩親性的類黃酮大分子不易穿過脂質(zhì)細(xì)胞膜，是柑橘皮類黃酮物質(zhì)生物利用率低的另一個原因。為了解決柑橘類黃酮化合物的溶解性和生物利用率問題，研究者在納米技術(shù)領(lǐng)域開發(fā)了一些新的解決方法，諸如納米粒、納米乳液體系、脂質(zhì)體等。目前部分納米遞送系統(tǒng)已被用于多種疾病的治療中[8]。

常規(guī)給藥（A）和納米遞送系統(tǒng)給藥（B）藥物濃度與時間關(guān)系示意圖如圖1所示[9]。

圖1 常規(guī)給藥（A）和納米遞送系統(tǒng)給藥（B）藥物濃度與時間關(guān)系示意圖

目前國內(nèi)借助藥物傳遞系統(tǒng)提高柑橘類黃酮生物利用率的研究和綜述非常有限，因此有必要對其進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，筆者就柑橘類黃酮藥物傳遞系統(tǒng)在提高其生物利用率方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為研究人員提供借鑒。

1 常見柑橘類黃酮化合物結(jié)構(gòu)

柑橘皮類黃酮的種類已得到較為深入的研究，柑橘類黃酮主要以配糖體和糖苷配基兩種形式存在。配糖體中包含新橙皮糖苷和蕓香糖苷兩種類型。新橙皮糖苷組成的類黃酮具有苦味，如柚皮苷、枸櫞苷等，而蕓香糖苷組成的類黃酮則不含苦味，如橙皮苷、柚皮蕓香苷等。柚皮素和橘皮素則是糖苷配基的主要存在形式[10]。根據(jù)類黃酮結(jié)構(gòu)特征可大致分為6類，包括黃烷酮、黃酮、黃酮醇、異黃酮、花色素和黃烷醇。此外，在柑橘中還分離鑒定出多甲氧基黃酮，其生理活性比類黃酮更強(qiáng)，為柑橘所特有。

2 柑橘類黃酮主要的藥物傳遞系統(tǒng)

2.1 類黃酮物質(zhì)聚合物納米粒

聚合物納米粒子可以傳遞各種分子，如蛋白質(zhì)、質(zhì)粒和低分子量藥物等不同類型的物質(zhì)。在該傳遞系統(tǒng)中，聚合物納米粒的粒徑、表面電荷分布、疏水性和親水性等特性受制于靶細(xì)胞的特性[11]。與傳統(tǒng)給藥方式相比，聚合物納米粒在給藥方面的應(yīng)用提高了藥物安全性，改善了生物相容性和生物利用率，增強(qiáng)了藥物的滲透性和穩(wěn)定性并提高了治療效果。

許多研究已經(jīng)表明聚合納米?？勺鳛楦涕兕慄S酮物質(zhì)的運(yùn)載載體。如KUMAR等[12]研究了聚乙烯吡咯烷酮（PVP）包覆柚皮素納米粒的體內(nèi)毒理學(xué)特性。該研究制備了PVP包覆的柚皮素，對大鼠進(jìn)行了不同劑量的體內(nèi)毒理學(xué)評價，并與銀納米粒進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，PVP包裹柚皮素納米顆具有較高的安全性，可作為柚皮素給藥系統(tǒng)應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

此外，殼聚糖和硫酸葡聚糖也被用來包裹柚皮素，以提高其治療性能。殼聚糖硫酸葡聚糖柚皮素納米粒呈球形，用甲基噻唑斯丹溴化物（MTT）法評價其對乳腺癌細(xì)胞株（MCF-7）的細(xì)胞毒作用。結(jié)果表明殼聚糖硫酸葡聚糖柚皮素納米粒除了在36 h內(nèi)控制但快速釋放80%的游離柚皮素外，對乳腺癌細(xì)胞株還具有相當(dāng)大的細(xì)胞毒性活性。因此，殼聚糖-葡聚糖-硫酸葡聚糖納米載體可作為柚皮素和其他疏水性藥物的合適遞送系統(tǒng)[13]。

2.2 類黃酮物質(zhì)納米混懸液

納米混懸液則是將水難溶性藥物或者藥物化合物通過機(jī)械研磨的方法，將藥物顆粒尺寸制成低于1 μm形成的分散膠體。該方法只在制備過程中加入穩(wěn)定劑來穩(wěn)定制備的納米晶體，并且制備的藥物納米混懸液具有溶解性好，生物利用率高的優(yōu)點(diǎn)，因此此方法可以解決一些難溶性藥物臨床應(yīng)用效果差的問題。

TING等[14]為改善柑橘類黃酮的生物活性和治療效果制備了桔皮素納米混懸液，用MTT試驗(yàn)對結(jié)腸癌細(xì)胞系HCT116和HT29進(jìn)行體外抗增殖活性，通過構(gòu)建結(jié)腸癌生成模型，證明該納米乳液運(yùn)載體系能顯著增強(qiáng)桔皮素在體內(nèi)抗結(jié)腸癌發(fā)展和調(diào)節(jié)腫瘤相關(guān)蛋白表達(dá)的活性。體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)均證實(shí)納米乳液運(yùn)載體系能有效改善桔皮素的口服生物利用率。此外，另一項(xiàng)研究為提高柑橘中柚皮素的溶解度和生物利用率，以PVP為穩(wěn)定劑制備了柚皮素納米混懸液（NRG-NS）。其體外和體內(nèi)研究表明，NRG-NS的腸黏膜通透性增強(qiáng)。該研究顯示，柚皮素納米混懸劑是一種快速、廉價和改善溶出度和生物利用率的劑型[15]。其他研究也表明，納米混懸液可以應(yīng)用于其他難溶的柑橘類黃酮[16]。

2.3 類黃酮物質(zhì)納米乳

納米乳是由兩種及以上互不相溶的液體相互混合而成，主要有水/油型（W/O）、油/水型（O/W）、油/水/油型（O/W/O）和水/油/水型（W/O/W）等多種類型，可用于防止活性成分降解、改善難溶活性成分的溶解性以及促進(jìn)其更好地被生物體吸收，從而實(shí)現(xiàn)提高藥物或營養(yǎng)物質(zhì)的口服生物利用率。已有研究表明柚皮素、桔皮素、槲皮素、蘆丁等多種柑橘類黃酮化合物可以制成乳液運(yùn)載體系以提高水溶性和生物利用率[17-18]。

如研究者以大豆分離蛋白（SPI）為原料，制備了過飽和自乳化納米乳，以提高疏水性桔皮素的物理穩(wěn)定性和生物活性。結(jié)果表明，制備的納米乳液在一個月的貯存時間內(nèi)具有良好的穩(wěn)定性，且甘油和大豆分離蛋白的加入并不降低桔皮素的生物有效性[19]。

2.4 類黃酮物質(zhì)脂質(zhì)體

脂質(zhì)體通常包括由磷脂構(gòu)成的單個或多重層狀球形結(jié)構(gòu)。根據(jù)磷脂分子的雙親性，在水溶液中其疏水尾部聚集在一起，親水頭部暴露在水相中，形成單層微膠束或具有雙分子層結(jié)構(gòu)的封閉囊泡，雙分子層中的疏水區(qū)域可用來裝載非極性物質(zhì)[19]。因此脂質(zhì)體能應(yīng)用于負(fù)載水溶性、脂溶性和兩親性物質(zhì)。脂質(zhì)體的性質(zhì)受脂質(zhì)組成、表面電荷、大小和制備方法的影響。脂質(zhì)體作為抗氧化劑、抗菌劑、治療藥物和生物活性化合物的載體已被廣泛研究。

目前已有多種類黃酮物質(zhì)被制備成口服脂質(zhì)體的報道，其結(jié)果表明脂質(zhì)體能有效改善難溶性類黃酮物質(zhì)的溶解性和生物活性[20-21]。如WANG[22]等通過制備含柚皮素的口服脂質(zhì)體，并在動物模型上進(jìn)行藥代動力學(xué)和組織分布。研究表明，負(fù)載柚皮素的脂質(zhì)體在模擬液和體內(nèi)釋放效果均高于柚皮素本身，說明柚皮素脂質(zhì)體能在一定程度上改善柚皮素的溶解度。此外，體內(nèi)藥代動力學(xué)和組織分布研究進(jìn)一步顯示柚皮苷的生物利用率顯著提高。

2.5 類黃酮物質(zhì)分子內(nèi)包封

分子內(nèi)包封一般指活性成分和包衣物質(zhì)的物理締合而形成分子復(fù)合物。分子內(nèi)含包封主要利用環(huán)糊精作為壁材。環(huán)糊精可將物質(zhì)疏水性部分包裹在非極性的空腔中，親水性部分暴露在外端與環(huán)糊精的羥基一同增加整體的水溶性，并且無毒害，對光、熱、堿穩(wěn)定，常被用作活性物質(zhì)的包埋材料。環(huán)糊精包封活性成分可提高活性成分的穩(wěn)定性、溶解度和生物利用率。當(dāng)下，已有不同種類的化合物，如香料、揮發(fā)油、類黃酮等包封于環(huán)糊精中的報道[23-24]。

為克服柚皮素的臨床應(yīng)用受到其溶解性差和口服局部濃度低限制的缺陷。潘海華[25]等通過制備柚皮素-β-環(huán)糊精（β-CD）包合物，改善柚皮素的溶解度，研究柚皮素對對乙酰氨基酚（APAP）誘導(dǎo)的小鼠急性肝損傷（ALI）的保護(hù)作用。β-CD使柚皮素的溶解度提高了5.56倍。柚皮素-β-CD包合物各組的死亡率、肝指數(shù)、血清ALT、AST活性以及MDA的含量均明顯降低（P＜0.01），而SOD和GSH-PX活性明顯升高（P＜0.05），即β-CD包埋柚皮素可提高其溶解度和生物活性。進(jìn)一步的研究如GUAN[26]等利用羥丙基-β-環(huán)糊精（HP-β-CD）對柚皮素進(jìn)行包埋。通過多種技術(shù)手段，分析了包合物的結(jié)構(gòu)特性、包埋方式以及溶解性、穩(wěn)定性等。在Calu-3細(xì)胞上評價包合物的體外通透性，并在SD大鼠體內(nèi)研究肺給藥的藥代動力學(xué)。HP-β-CD的應(yīng)用不僅可以增加肺上皮細(xì)胞中的柚皮素濃度，而且還可以作為緩釋系統(tǒng)。此外，柚皮素-HP-β-CD包合物的肺部遞送可提供快速反應(yīng)和較高的柚皮素局部濃度，這對于改善呼吸系統(tǒng)疾病的治療效果至關(guān)重要。

2.6 類黃酮物質(zhì)水凝膠

水凝膠由親水性交聯(lián)聚合物組成，具有能吸收大量水并適當(dāng)?shù)厝苊浐褪湛s以促進(jìn)包載物釋放能力的聚合網(wǎng)絡(luò)，納米凝膠一般是指直徑在200 nm以下的水凝膠。納米凝膠的性質(zhì)與制備水凝膠聚合物種類、濃度、交聯(lián)程度、溫度、pH、光照、外場和鹽濃度等因素密切相關(guān)。水凝膠在作為營養(yǎng)物質(zhì)或者藥物的包埋運(yùn)載體系使用具有安全性高、可再生、生物相容性、生物可降解以及成本低等優(yōu)勢。納米凝膠的最大優(yōu)勢在于它們可以到達(dá)散裝水凝膠無法到達(dá)的區(qū)域。水凝膠通過感應(yīng)病變部位的環(huán)境因素變化或人為施加的外部刺激，如酸、堿、鹽、pH、熱、光、電及磁等變化，改變凝膠的結(jié)構(gòu)或性質(zhì)，進(jìn)而改變水凝膠的親疏水性，導(dǎo)致水凝膠發(fā)生溶脹（或收縮）或相轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)藥物智能釋放。一般而言，分子內(nèi)作用力和分子間作用力分別為水凝膠藥物控釋體系內(nèi)存在兩大類非共價鍵作用力[27]。

JEONG[28]等以N，N-亞甲基雙丙烯酰胺（MBA）為交聯(lián)劑，將2-羥乙基丙烯酸酯（2-HEA）接枝到羧甲基殼聚糖（CmCHT）上，制備了CmCHT-g-phea水凝膠。以川陳皮素為模型藥物，研究了CmCHT-g-pHEA水凝膠的理化性質(zhì)和體外釋藥行為。在體外皮膚透皮實(shí)驗(yàn)中，CmCHT-g-pHEA水凝膠改善了川陳皮素的透皮傳遞。CmCHT-g-pHEA水凝膠作為pH敏感的經(jīng)皮給藥系統(tǒng)具有潛在的應(yīng)用前景。

3 結(jié)語

目前，關(guān)于柑橘類黃酮的研究較多，但柑橘類黃酮成分復(fù)雜、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，不利于提高其提取效率。柑橘皮在加工或食用過程中經(jīng)常被舍棄，造成巨大的資源浪費(fèi)。

本文總結(jié)了柑橘類黃酮的主要通過藥物傳遞系統(tǒng)技術(shù)提高其生物利用率的方法。柑橘類黃酮其自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)極大地限制了其在體內(nèi)發(fā)揮應(yīng)有的生物活性，目前國內(nèi)對提高類黃酮生物利用率的相關(guān)研究相對較少，并且現(xiàn)存方法存在負(fù)載率較低或生產(chǎn)成本較高的問題。未來除了從提高生物利用率方面研究新型技術(shù)方法外，還需不斷優(yōu)化制備工藝以提高負(fù)載率和降低生產(chǎn)成本，綜合開發(fā)利用柑橘皮資源。