壳聚糖包被姜黄素藻酸盐纳米粒的掩味设计与抗氧化、抗癌功效评价

《Scientific Reports》：Formulation and evaluation of taste-masked curcumin nanoparticles for improved antioxidant and anticancer efficacy

本研究针对姜黄素(curcumin)水溶性差、口服生物利用度低及不良苦味等临床应用瓶颈，开发了藻酸盐基纳米粒(CANPs)及壳聚糖包被纳米粒(CANPs-Cs)。通过离子凝胶法制备的两种优化制剂平均粒径分别为199.51±9.40 nm和312.90±10.30 nm，包封率均超过90%。FTIR分析证实姜黄素成功包封，CANPs-Cs在人工唾液中释放率降低约50%，显著改善掩味效果。DPPH实验显示CANPs-Cs抗氧化活性提升，MTT法证实其对CT26结肠癌细胞具有显著细胞毒性(IC50=45.8±1.34 μg/mL)。该研究为姜黄素在功能食品和药物递送系统中的应用提供了新技术路径。

　　

姜黄素是从姜黄中提取的多酚类化合物，拥有抗炎、抗氧化、抗菌和抗癌等多种药理活性，被誉为“天然药库中的明星分子”。然而，这个明星分子却存在着令人头疼的“缺陷”——它几乎不溶于水，体内吸收差，更重要的是，其强烈的土腥味和苦味让人难以忍受，严重制约了其在药品和功能食品中的应用。为了解决这些问题，研究人员开始尝试将姜黄素“包装”起来，而纳米技术正为此提供了理想解决方案。

在众多纳米载体中，藻酸盐(alginate)因其良好的生物相容性和可降解性备受关注。这种来源于褐藻的天然多糖，遇到钙离子可形成凝胶，如同一个微小的“海绵”，能够包裹药物并保护其通过胃部酸性环境。马来西亚研究团队在此基础上更进一步，引入了另一种天然高分子——壳聚糖(chitosan)，设计出具有“核壳”结构的纳米粒，期待在改善姜黄素溶解性的同时，有效掩盖其不良味道。

发表于《Scientific Reports》的这项研究，系统评价了未包被姜黄素藻酸盐纳米粒(CANPs)和壳聚糖包被纳米粒(CANPs-Cs)的制备工艺、理化特性及生物活性。研究表明，通过优化藻酸盐浓度、CaCl₂浓度、姜黄素浓度、壳聚糖浓度和均质时间等参数，可获得粒径适宜、包封率高的纳米制剂。CANPs-Cs在人工唾液中30秒内的姜黄素释放率仅为0.4%，显著低于未包被制剂(1.25%)，显示出优异的掩味性能。同时，该制剂还表现出增强的抗氧化活性和对CT26结肠癌细胞的细胞毒性作用，为姜黄素的临床应用提供了新思路。

研究人员采用离子凝胶法制备纳米粒，通过动态光散射(DLS)和电泳光散射(ELS)分析粒径、多分散指数(PDI)和Zeta电位，采用超滤-紫外分光光度法测定包封率(EE%)和载药量(DL%)。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析分子间相互作用，扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察形态特征。通过DPPH自由基清除实验评价抗氧化活性，MTT法检测对CT26结肠癌细胞系的细胞毒性。掩味效果通过人工唾液中的药物释放和人体感官评价(6名健康志愿者)共同评估。

优化与表征

通过系统优化制备参数，确定了最佳配方：CANPs使用0.1%藻酸盐、0.1% CaCl₂、0.25%姜黄素，均质5分钟；CANPs-Cs在此基础上增加0.1%壳聚糖包被。优化后的CANPs平均粒径为199.51±9.40 nm，PDI为0.26±0.09，Zeta电位-23.10±1.10 mV，EE%达93.6±3.5%，DL%为1.32±0.15%。CANPs-Cs粒径略增至312.90±10.30 nm，Zeta电位转为正电(28.50±1.00 mV)，EE%为90.8±0.1%，DL%为1.25±0.19。研究表明，适当浓度的藻酸盐和CaCl₂对形成稳定纳米结构至关重要，而过量则会导致粒径增大或包封率下降。

FTIR分析

FTIR光谱证实了纳米粒的成功制备和组分间的相容性。姜黄素在3506.09 cm^-1处的酚羟基O-H伸缩振动峰，在纳米粒中变宽并位移至3388.93 cm^-1附近，表明藻酸盐、壳聚糖与姜黄素间形成了氢键等分子间相互作用。1614.42-1732.10 cm^-1区域的峰形变化反映了藻酸盐羧酸根基团与壳聚糖氨基基团间的静电相互作用，证实了聚电解质复合物的形成。

表面形态研究

SEM和TEM显示两种纳米粒均呈球形或近球形分布。CANPs-Cs表面更为光滑，表明壳聚糖成功包被并形成完整涂层。TEM图像显示纳米粒分散性良好，粒径分布与DLS结果一致。

CANPs和CANPs-Cs的药物释放

人工唾液中的释放实验表明，壳聚糖包被显著延缓了姜黄素的释放。30秒内，CANPs-Cs的姜黄素释放率仅为0.4%，远低于未包被CANPs(1.25%)。这种快速释放的抑制主要归因于藻酸盐与壳聚糖间形成的聚电解质复合物结构，有效阻碍了药物扩散，为改善口感提供了基础。

CANPs和CANPs-Cs的抗氧化活性

DPPH自由基清除实验显示，两种纳米制剂均具有浓度依赖的抗氧化活性。在1000 μg/mL浓度下，CANPs-Cs的抑制率达到23.42%，高于CANPs(19.14%)。壳聚糖包被可能通过稳定姜黄素的酮-烯醇结构，增强了其自由基清除能力。

细胞毒性研究

MTT实验显示，两种纳米制剂对CT26结肠癌细胞均表现出显著细胞毒性，且效果优于游离姜黄素。CANPs和CANPs-Cs的IC₅₀值分别为25.5±0.51 μg/mL和45.8±1.34 μg/mL，而游离姜黄素为108.3±1.52 μg/mL。CANPs-Cs的IC₅₀较高可能与壳聚糖包被延缓药物释放有关，但仍在有效范围内。空白纳米粒在高浓度时也显示一定细胞毒性，可能与纳米粒径对细胞膜的物理影响有关。

CANPs和CANPs-Cs的适口性

人体感官评价(6名志愿者)采用5点喜好度量表评估。CANPs-Cs在气味(3.33)、味道(2.67)、掩味效果(4.00)、质地(2.83)和总体接受度(2.67)方面得分最高，但后味项得分较低(1.82)，可能与壳聚糖的轻微酸味有关。80%的受试者认为CANPs-Cs有效掩盖了姜黄素苦味，证实了其掩味效果。

本研究成功开发了具有良好理化特性的姜黄素纳米递送系统。CANPs-Cs通过壳聚糖包被显著改善了姜黄素的掩味性能，在人工唾液中释放率降低约50%，同时保持了姜黄素的抗氧化和抗癌活性。尽管壳聚糖带来的轻微酸味后味仍需优化，但该研究为改善姜黄素适口性、提高患者依从性提供了有效策略。这种基于天然聚合物的纳米载体系统，在功能食品和医药领域具有广阔应用前景，特别是对于需要长期服用的保健产品或药物制剂。未来研究可通过调整壳聚糖浓度或添加风味修饰剂进一步优化感官特性，推动姜黄素的临床应用转化。