分子碘从抗菌碘伏通过亲水-疏水界面的传输：磷脂的影响

《ACS Omega》：Transport of Molecular Iodine From Antiseptic Iodophors across Hydrophilic–lipophilic Interfaces: Influence of Phospholipids

本研究通过水-脂双相界面模型，系统考察了不同稀释比和磷脂存在下，五类聚乙烯吡咯烷酮碘（PVP-I）制剂及一类改性脱氧核糖核酸碘（Cadexomer-I）的分子碘释放动力学。发现稀释显著促进碘释放，10倍稀释时PVP-I释放达40.3-68.1%，而改性脱氧核糖核酸碘在低稀释比下即实现近100%释放。磷脂通过电荷转移作用增强碘运输，使PVP-I在8倍稀释时释放效率提升至59.5-68.1%。释放动力学符合Weibull和米氏方程，其中Cadexomer-I的释放效率（β=1.20，η=39.5min）显著优于其他样品，表明多糖载体结构更有利于分子碘的快速释放。

　　分子碘（I?）作为高效的抗菌剂，广泛应用于各种抗感染产品中，因其具有广谱抗菌活性和快速作用的特点。I?能够与多种分子靶标发生反应，包括芳香族氨基酸、脂质双键、核酸中的碱基以及蛋白质中的硫醇基团，从而破坏病原体的细胞结构，实现快速杀菌效果。其作用迅速，可在数秒至数分钟内完成，且能有效预防耐药细菌的形成，使其成为一种可靠的抗感染剂。然而，I?在水中的溶解度有限，这限制了其在水溶液中的应用。为此，科学家们开发了碘载体聚合物（碘络合物），以提高其水溶性。然而，这些载体可能会降低I?的释放率或生物利用度，从而影响其抗菌效果。

在本研究中，我们探讨了碘络合物中分子碘的释放与跨水相-脂相界面的传输特性。我们选择了五种市售的聚乙烯吡咯烷酮碘（PVPI）制剂和一种改良的糊精-碘复合物，所有制剂均标准化为1%的可滴定碘含量。通过建立一个七烷-水界面模型，研究了不同稀释比例对碘释放和传输的影响。结果显示，稀释显著增加了I?的释放量，其中糊精-碘复合物在更高稀释度下可实现近完全的转移，这是由于聚合物与碘的结合力降低所致。此外，磷脂的存在促进了碘的传输，通过电荷转移相互作用，使得碘的释放动力学符合韦布尔和米氏-门顿模型，其拟合度高达R2 > 0.988。

对于水性碘络合物，最佳稀释比例为8-10倍，这种稀释方式可使糊精-碘复合物在短时间内实现100%的碘释放，而PVPI制剂在存在磷脂的情况下，仅释放40.3-68.1%的碘含量。研究还指出，碘络合物的活性杀菌成分是未结合的I?，这些数据强调了碘络合物载体和组成以及脂质相互作用在最大化碘释放中的关键作用，为下一代抗感染制剂的开发提供了重要见解。

研究中提到的碘络合物，如PVPI和糊精-碘复合物，其结构特性对碘的释放行为有显著影响。PVPI通过离子相互作用和氢键结合碘，形成稳定的复合物，但这种结合方式会限制I?的释放，导致其在未稀释状态下释放率较低。相比之下，糊精-碘复合物的结构允许碘在较低稀释度下迅速释放，这可能是因为其物理包裹机制与PVPI的化学结合机制存在差异。糊精提供了一个富电子的环境，通过供体-受体相互作用和极化效应稳定碘分子，从而在与水或渗出液接触时释放出碘。

实验结果表明，随着稀释比例的增加，碘的释放率显著提高。例如，在未添加磷脂的情况下，当稀释比例达到20倍时，所有样品均实现了接近完全的碘释放，而部分样品在较低稀释比例下表现出较低的释放率。此外，磷脂的加入显著提高了碘的传输效率，这可能与电荷转移机制有关。磷脂与碘分子之间的相互作用降低了碘在脂相中的浓度，从而促进其从水相释放。这一现象在多个样品中得到验证，其中样品5（糊精-碘复合物）在存在磷脂的情况下实现了100%的碘释放，而样品4（PVPI棉签）则表现出较低的释放率和较长的释放时间。

研究还探讨了碘释放的动力学特性，通过韦布尔和米氏-门顿模型对释放数据进行了拟合。这些模型能够有效描述碘释放过程，并且在不同稀释比例下表现出不同的拟合效果。例如，在稀释比例为20的情况下，所有样品的释放率均接近100%，表明在高稀释度下，碘络合物的结合力被有效削弱，从而促进碘的释放。而在存在磷脂的情况下，释放速率加快，但达到平衡所需时间延长，这可能与磷脂对碘的结合能力有关。

此外，研究还关注了“沉降条件”对碘释放的影响。沉降条件指的是在释放介质中，药物浓度远低于其溶解度，从而确保释放过程不受溶解度限制。在本实验中，通过使用过量的七烷作为脂相，模拟了沉降条件，这有助于准确测量碘络合物的内在释放动力学。实验结果显示，在较低稀释比例下，更换为新鲜的脂相可以进一步促进碘的释放，特别是对于那些具有强聚合物结合能力的制剂。

总的来说，研究揭示了碘络合物中分子碘的释放和传输特性受到多种因素的影响，包括载体聚合物的类型、稀释比例以及脂质的存在。这些发现为优化碘络合物的配方，提高其在生物相关界面的碘释放效率提供了理论依据。通过调整稀释比例和选择适当的载体材料，可以实现更高效的碘释放，从而增强其抗菌效果。未来的研究应进一步探讨不同生物界面条件对碘释放的影响，以及如何通过配方优化来提高碘络合物的临床应用效果。