一种纳米粒子策略用于重新利用柚皮素：通过脂质结合提高其口服生物利用度，从而释放出强大的抗结核活性

《Journal of Drug Delivery Science and Technology》：A Nanoparticle Strategy to Repurpose Naringenin: Enhancing Oral Bioavailability via Lipid Conjugation Unlocks Potent Antituberculosis Activity

本研究通过将Naringenin（橙皮苷）与脂质共轭并负载至纳米颗粒，优化了配方F4，显著提高了口服生物利用度（9倍）和抗结核活性（较 Ethambutol强10倍），为新型结核治疗药物递送系统提供了依据。

　　在当前全球范围内，结核病（Tuberculosis，TB）依然是一个严重威胁公共健康的传染病。它由结核分枝杆菌（Mycobacterium Tuberculosis，MTB）引起，不仅导致了大量死亡，也对社会经济造成了巨大负担。尽管已有多种抗结核药物被广泛使用，但这些药物在实际应用中仍面临诸多挑战，如药物代谢特性限制、患者依从性差、耐药性发展以及不良反应等。因此，探索新型抗结核药物或药物递送系统，成为改善现有治疗方案的重要方向。

近年来，植物来源的药物（Phytomedicinal agents）因其天然成分和较低的毒副作用，逐渐受到研究者的关注。其中，柚皮苷（Naringenin，NAR）作为一种常见的黄酮类化合物，被发现具有多种生物活性，包括抗氧化、抗炎、抗肿瘤和抗糖尿病等。更值得注意的是，柚皮苷在对抗结核分枝杆菌方面也展现出显著的潜力。研究发现，柚皮苷能够通过干扰MTB的细胞壁合成、DNA复制和蛋白质合成等关键生理过程，抑制其生长和繁殖。此外，柚皮苷还能够通过诱导细胞凋亡，进一步削弱病原体的生存能力。这些特性使其成为一种有前景的抗结核候选药物。

然而，柚皮苷的临床应用仍然受到其药代动力学特性的限制。其主要问题在于口服生物利用度低，这主要归因于其在肝脏中的首过效应（First-pass metabolism）和肠道渗透性差。首过效应是指药物在进入体循环前，经过肝脏代谢而被大量降解，从而导致进入血液中的有效成分减少。而肠道渗透性差则意味着柚皮苷难以被小肠吸收，无法充分进入体内发挥作用。因此，如何有效提升柚皮苷的口服生物利用度，成为其临床转化的关键。

针对这一问题，研究者提出了一种创新的策略，即通过脂质药物偶联（Lipid Drug Conjugate，LDC）技术，将柚皮苷与脂肪酸偶联，形成脂质偶联物，再将其负载于纳米颗粒（Nanoparticles，NPs）中。这种策略的核心在于利用脂质偶联物的特性，使其能够通过淋巴系统吸收，从而绕过肝脏的首过代谢，提高其在体内的有效浓度。同时，脂质偶联物的高脂溶性也有助于增强药物在肠道的渗透能力，进一步改善其口服生物利用度。

在本研究中，研究团队采用了一种全因子设计（3^1.2^1 full factorial design）来优化脂质偶联物与纳米颗粒的配方。他们选择了两种独立变量：表面活性剂的浓度（2个水平）和脂质药物偶联物的类型（3个水平），以评估这些因素对纳米颗粒的包封率（Entrapment Efficiency，EE%）、粒径（Particle Size，PS）和电位（Zeta Potential，ZP）的影响。通过系统的实验设计和数据分析，研究团队成功筛选出最优的配方（F4），该配方由棕榈酸（C16）与柚皮苷偶联、磷脂与胆固醇（1:1 w/w）构成，并采用7% w/v的表面活性剂混合物（Tween 80:Labrasol 1:1 w/w）进行稳定处理。该配方在Design Expert?软件中表现出最佳的综合性能，其目标函数的期望值达到0.989，显示出较高的优化效果。

为了进一步验证该配方的有效性，研究团队对其进行了多种表征和功能测试。通过透射电子显微镜（TEM）分析，F4纳米颗粒呈现出球形结构，形态均匀，表明其具有良好的物理稳定性。粒径测定结果显示，F4的平均粒径为276.3 ± 7.81 nm，这一尺寸范围有助于纳米颗粒在体内的稳定分布和有效靶向。同时，纳米颗粒的Zeta电位为-55.00 ± 1.38 mV，表明其具有良好的分散性和抗聚沉能力。包封率测试表明，F4能够将柚皮苷高效地包裹在纳米颗粒中，达到94.77 ± 2.7%的包封效率，这一结果显著优于其他配方。

为了评估F4纳米颗粒在体内的药物输送能力，研究团队还进行了体外肠道渗透实验。实验结果表明，F4在肠道渗透方面的表现比普通偶联药物提升了近9倍，这一显著的提升可能归因于脂质偶联物的高脂溶性和纳米颗粒的结构特性。此外，F4还表现出优于现有抗结核药物的体外抗菌活性。例如，与乙胺丁醇（Ethambutol HCl，EMB）相比，F4的抗菌活性提高了10倍。这种显著的增强可能与其能够有效靶向MTB储存部位并减少药物在体内的降解有关。

分子对接（Molecular Docking）分析进一步揭示了F4纳米颗粒中柚皮苷-棕榈酸偶联物（NAR-SA）的抗菌机制。结果显示，NAR-SA与7BVE靶点的结合能力显著优于其他偶联物和现有抗结核药物。7BVE是一种与MTB细胞壁合成和代谢相关的关键蛋白，其与NAR-SA的高亲和力可能解释了F4在体外表现出的优异抗菌效果。这一发现不仅为柚皮苷的抗菌机制提供了新的见解，也为未来开发更高效的抗结核药物提供了理论依据。

除了抗菌活性，研究团队还对F4纳米颗粒的稳定性进行了评估。通过热分析（Thermograms）可以观察到，F4在不同温度条件下表现出良好的物理稳定性，表明其在储存和运输过程中不易发生结构破坏或药物释放。此外，F4在模拟胃液环境中的稳定性也得到了验证，这为其作为口服药物的可行性提供了支持。

研究团队还探讨了脂质偶联物在药物递送中的作用机制。脂质偶联物能够显著提升药物的脂溶性，从而增强其在肠道的渗透能力。这一特性使得药物能够更有效地被吸收，并通过淋巴系统进入血液循环，避免了肝脏的首过代谢。同时，脂质偶联物还能够改善药物的溶解度，减少其在体内的降解，从而延长药物的半衰期（t1/2），提高其在体内的有效浓度。

此外，脂质偶联物的使用还为药物的靶向递送提供了可能。由于脂质偶联物具有较高的脂溶性，它们能够更有效地与MTB的细胞膜结合，从而提高药物在病原体内部的浓度。这种靶向递送机制可能有助于提高药物的治疗效果，同时减少对正常组织的毒性作用。因此，脂质偶联物与纳米颗粒的结合，不仅提升了药物的生物利用度，还增强了其在体内的靶向性。

在本研究中，研究团队还对多种脂质偶联物进行了比较分析。他们选择了三种不同链长的脂肪酸：辛酸（C8）、棕榈酸（C16）和棕榈酸（C18），分别与柚皮苷进行偶联。实验结果表明，不同链长的脂肪酸对药物的包封率、粒径和电位等参数均产生了显著影响。其中，棕榈酸（C18）作为长链饱和脂肪酸，表现出最佳的偶联效果，这可能与其较高的脂溶性和较强的分子结合能力有关。

通过这些研究，团队不仅验证了脂质偶联物与纳米颗粒结合的有效性，还进一步明确了这种策略在提升柚皮苷抗结核活性中的作用。他们的研究为开发新型抗结核药物提供了重要的实验依据和技术支持，同时也为其他天然药物的递送系统设计提供了参考。

在实际应用中，柚皮苷-脂质偶联物纳米颗粒（NAR-LDC-NPs）的开发可能对结核病的治疗产生深远影响。由于其能够有效绕过肝脏的首过代谢，提高药物在体内的有效浓度，因此可能减少患者的用药剂量，降低药物的毒副作用。此外，由于其具有较高的肠道渗透性，该递送系统可能适用于需要长期口服治疗的结核病患者，提高治疗的依从性和疗效。更重要的是，这种策略为开发更安全、更有效的抗结核药物提供了新的思路，尤其是在应对耐药性结核病方面。

总体而言，本研究通过系统的实验设计和多种表征手段，成功开发出一种具有显著抗菌活性的柚皮苷-脂质偶联物纳米颗粒递送系统。该系统不仅能够提升柚皮苷的口服生物利用度，还能够增强其在体内的靶向性和稳定性。这些成果为结核病的治疗提供了新的可能性，同时也为其他天然药物的递送系统设计提供了重要的参考价值。未来的研究可以进一步探索该递送系统的体内行为，评估其在动物模型中的治疗效果，并最终推动其进入临床应用阶段。