基于葫芦树果实提取物的明胶/羧甲基纤维素口服膜开发：用于生物活性递送的功能特性与释放机制研究

本研究针对传统口服给药系统存在的生物利用度低、患者依从性差等问题，开发了一种载有Crescentia cujete L.果实提取物的明胶/羧甲基纤维素（CMC）口服膜（OFs）。通过系统优化提取工艺（超声与索氏法），获得高酚类（28.4 mg GA/g）与黄酮类（8.7 mg Q/g）含量的活性成分，并证实其显著抗氧化（ABTS+ EC50=19.0 μg/mL）和抑菌（抑制S. mutans）能力。薄膜制备中，提取物浓度（0-7%）可调控力学性能（杨氏模量最高3716 MPa）、疏水性（接触角~69.9°）及释放动力学（Higuchi与一级模型）。该研究为植物源口服递送系统提供了可定制释放策略，在呼吸道疾病治疗领域具应用潜力。

　　

在当今医药与食品科学交叉领域，开发兼具高效性与患者友好型的给药系统已成为研究热点。口服膜（Oral Films, OFs）作为一种新兴剂型，以其快速崩解、避免首过效应和便携性受到青睐。然而，传统OFs在活性成分负载量、稳定性及可控释放方面仍存在局限。尤其对于植物提取物这类易降解的活性物质，如何通过材料设计实现其高效递送，是当前面临的挑战。

在此背景下，研究人员将目光投向具有悠久药用历史的热带植物——葫芦树（Crescentia cujete L.）。其果实富含酚类与黄酮类化合物，此前研究已证实其抗氧化、抗炎及抗菌活性，尤其在呼吸道疾病治疗中具潜力。但如何将这些活性成分有效整合入口服膜基质，并系统评估其理化特性与释放行为，尚缺乏深入研究。

为此，Paula A. Méndez团队在《Food Biophysics》发表研究，通过明胶/CMC复合基质负载C. cujete L.果实提取物，构建了一种新型口服膜。研究首先优化提取工艺，发现冻干果肉经索氏提取法（GFdSox）获得的提取物活性最高（总酚含量28.4 mg GA/g，ABTS⁺清除EC₅₀=19.0 μg/mL），并对口腔致病菌S. mutans具显著抑制作用。进而，通过流延法制备含0-7%提取物的薄膜，系统分析其力学、热学、结构及释放特性。

研究采用的关键技术包括：

1. 1.
   多条件提取与活性筛选：通过果实成熟度（青/熟）、预处理（新鲜/冻干）及提取方法（磁力搅拌、超声、索氏）组合，结合总酚/黄酮含量测定、DPPH^•/ABTS⁺自由基清除实验及琼脂扩散法抗菌测试，筛选最优提取物。
2. 2.
   薄膜制备与表征：以明胶/CMC为基质，添加山梨醇塑化，通过流延成膜。采用扫描电镜（SEM）观察形貌，差示扫描量热法（DSC）分析热行为，傅里叶变换红外光谱（FTIR）揭示分子相互作用，力学测试仪评估拉伸强度与杨氏模量。
3. 3.
   释放动力学建模：在模拟口腔环境（pH 6.8缓冲液）中监测酚类释放，拟合零级、一级、Higuchi等模型，通过Korsmeyer-Peppas方程判断释放机制。

结果与讨论

1. 提取物活性与结构特征

索氏提取的冻干样品（GFdSox）表现出最高生物活性，其UV-Vis光谱在320-380 nm处有吸收峰，FTIR显示羰基（1723 cm^-1）及C-O（1277 cm^-1）特征峰，与黄酮类结构一致。HPLC进一步证实槲皮素的存在（保留时间21.7 min）。

2. 薄膜理化性质调控

提取物浓度显著影响薄膜性能：

• •
  颜色与透明度：随浓度增加，薄膜亮度（L）下降，黄色度（b）上升，视觉呈深绿色（图4A）。
  
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  疏水性与崩解时间：高浓度（7%）提取物使接触角升至69.9°，崩解时间延长至49秒，归因于酚类化合物阻碍水分子渗透。
• •
  力学性能：杨氏模量在6%浓度时达峰值（3716 MPa），而拉伸强度在4%时最低（37.9 MPa），表明提取物可重构聚合物网络（图5A）。
  

3. 热稳定性与微观结构

DSC显示薄膜熔融温度随提取物添加降低（F0: 284.8°C → F4: 270.5°C），表明分子间作用力减弱。SEM证实所有薄膜表面均匀无相分离（图4B、C），证明提取物与基质相容性良好。

4. 释放行为与机制

6%浓度薄膜符合Higuchi模型（R²=0.9884），释放由扩散控制；7%浓度符合一级模型（R²=0.9869），呈浓度依赖性。Korsmeyer-Peppas模型显示两者释放指数n分别为0.6和0.5，属 anomalous transport机制，即扩散与聚合物松弛协同作用（图5D）。

结论与意义

本研究成功构建了具定制化释放特性的C. cujete L.活性口服膜。提取物浓度可精准调控薄膜的力学强度、疏水性及释放动力学，其中6-7%浓度样品兼具高机械性能与可控释放能力。FTIR与DSC揭示了酚类化合物通过氢键与静电作用影响聚合物矩阵，为植物源活性成分的递送系统设计提供了理论依据。该成果不仅拓展了热带植物资源在医药领域的应用，也为开发针对呼吸道疾病的口服治疗平台提供了新思路。