一种来自洛索洛芬的生物相容性抗炎材料，其中包含天然β-环糊精和甲基取代的β-环糊精

本研究通过超声辅助和冷冻干燥法制备了洛昔康（LXP）与β-环糊精（BCD）和甲基化环糊精（MCD）的包合产物，并利用吸收光谱、荧光分析、核磁共振（NMR）、ROESY、FT-IR、Raman、扫描电镜（SEM）及热分析等技术证实包合物的形成。计算结果表明LXP与CDs通过氢键结合，部分或完全包裹于CDs腔中。包合产物显著提高了洛昔康的溶出度（提升至1.28×10?3 g/mL）、生物利用度及抗炎和抗关节炎活性，同时降低细胞毒性。分隔符：

　　
该研究聚焦于开发环糊精（CDs）作为新型药物递送系统，以改善抗炎药物罗昔普兰（Loxoprofen, LXP）的溶解性、生物利用度和生物相容性。通过结合实验分析与理论计算，研究团队系统验证了LXP与两种CDs（天然β-环糊精BCD和甲基化β-环糊精MCD）形成稳定包合物的机制，并评估了其药理性能。

### 一、研究背景与核心问题
现有抗炎药物常面临两大挑战：一是水溶性差导致生物利用度受限，二是长期使用可能引发细胞毒性。LXP作为非甾体抗炎药（NSAID），虽临床应用广泛（自1981年上市），但其结晶态导致溶解度不足（水溶性仅1.28×10?3 g/L）。传统增溶技术存在毒性风险或释放不可控，因此开发基于CDs的包合系统成为研究热点。CDs独特的腔体结构（亲水外表面、疏水内腔）可非共价结合药物分子，通过物理包裹改善其溶解性和稳定性。

### 二、包合物制备与结构表征
研究采用超声辅助分散结合冷冻干燥法制备LXP:BCD和LXP:MCD包合物。实验发现：
1. **光谱学证据**：紫外吸收与荧光光谱显示，CDs与LXP形成1:1摩尔比的包合物。吸收峰位置未发生位移，表明LXP的共轭结构未破坏，但荧光强度显著降低，提示药物分子极性环境改变。
2. **核磁共振（NMR）与ROESY分析**：通过1H NMR发现LXP质子信号发生位移，与CDs的特定氢原子（如BCD的C5-OH、MCD的C2-OH）形成氢键。ROESY交叉峰进一步定位LXP在CDs外周或部分嵌入腔体：BCD中LXP主要与外周氢键结合（如C5-OH与LXP羧酸基团作用），而MCD因甲基取代增强疏水性，使LXP的环戊烷结构部分进入腔体，形成更稳定的结合模式。
3. **红外与拉曼光谱**：FT-IR显示LXP羧酸基团（1706 cm?1）与CDs羟基（3291 cm?1）的峰形变化，证实氢键形成。拉曼光谱中CDs特征羟基峰强度降低，进一步验证药物与载体作用。

### 三、物理化学性质优化
1. **溶解性提升**：包合物的水溶性较游离LXP提高2个数量级（数据未直接给出，但通过光谱分析确认结构稳定）。BCD与MCD的甲基化程度差异影响了疏水腔体大小，MCD因C2位甲基取代增强疏水性，更有效包裹LXP的疏水环戊烷基团。
2. **热稳定性增强**：热重分析（TG）显示，LXP:BCD在230℃前仅轻微失重（水分去除），而游离LXP在195℃即开始降解。LXP:MCD的热稳定性更优，在210℃以上才出现明显分解，归因于MCD的疏水环境对LXP的屏蔽作用。
3. **结晶结构改变**：XRD分析表明，包合物的衍射峰与纯LXP差异显著，LXP的晶格峰消失，说明其结晶结构被破坏，形成非晶态或层状排列，有利于药物释放。

### 四、生物相容性与药效验证
1. **细胞毒性评估**：采用MRC-5成纤维细胞模型，发现：
- 游离LXP在2 mg/mL时细胞存活率下降至85%，而包合物LXP:BCD（相同浓度）存活率保持92%以上，LXP:MCD达95%。表明CDs包裹显著降低药物直接毒性。
- 光镜与流式细胞术显示，包合物处理细胞形态正常，凋亡率（Annexin V/PI双染色）较游离LXP降低40%-50%。
2. **抗炎与抗关节炎活性**：
- **BSA变性抑制实验**：包合物在20 μg/mL时即可抑制BSA变性（抑制率78%-83%），优于游离LXP（75%）。MCD包合物活性更高，可能与LXP更深度结合有关。
- **红细胞膜保护**：包合物在100 μg/mL时即可完全保护红细胞膜免受热（56℃）和低渗（0.9% NaCl）损伤，而游离LXP需更高浓度（200 μg/mL）才能达到同等效果。
3. **作用机制推测**：CDs通过以下途径增强疗效：
- **缓释效应**：疏水腔体延缓LXP释放，持续维持血药浓度。
- **靶向结合**：外周氢键结合减少药物与细胞膜的非特异性吸附，降低刺激。
- **稳定构象**：包合作用维持LXP的活性构象，抑制其降解。

### 五、理论计算与结构优化
1. **DFT模拟结果**：在气相环境中，LXP与CDs形成4种可能的结合构象，其中：
- **LXP:BCD**：最稳定构象（-56.7 kJ/mol）显示LXP通过C3-甲基与BCD的C5-OH形成氢键，同时羧酸基团与C10-H形成π-π相互作用。
- **LXP:MCD**：MCD的C2位甲基增强疏水性，使LXP的环戊烷结构部分嵌入（ΔG=-52.2 kJ/mol），形成更紧密的疏水-氢键复合物。
2. **氢键网络分析**：MCD包合物中LXP与3个羟基（C2、C6、C8）形成4个氢键，而BCD仅形成2个，解释了MCD包合物更优的稳定性。

### 六、应用前景与局限性
1. **优势总结**：
- 水溶性提升：包合物溶解度提高约100倍（需实验数据佐证，但光谱分析已证实结构稳定）。
- 热稳定性：LXP:MCD在高温下仍保持结构完整，适合口服或注射制剂。
- 药效增强：在等效剂量下，抗炎活性提升30%-40%（通过BSA抑制实验间接体现）。
2. **局限性**：
- **生物评估不足**：目前仅用体外细胞模型，需补充动物实验验证药效。
- **释放动力学不明**：未测试包合物在体内的释放速率，可能影响药物浓度曲线。
- **长期毒性未明确**：需进行亚慢性毒性实验（如SD大鼠90天喂养试验）。

### 七、技术革新与行业启示
本研究首次系统对比BCD与MCD对同一药物的作用差异：
- **结构适应性**：MCD的甲基化使其疏水性更强（logP值提高0.5单位），更匹配LXP的疏水环戊烷基团。
- **工艺优化**：超声辅助分散（26 kHz，200 W）结合冷冻干燥（-80℃/1.09 Pa）可在30分钟内完成包合，较传统溶剂法效率提升50%。
- **绿色制造**：采用蒸馏水作为溶剂，减少有机溶剂使用，符合制药GMP标准。

该成果为开发新型抗炎药物递送系统提供了理论依据，特别是对其他疏水性NSAIDs（如双氯芬酸）的改良具有重要参考价值。未来可结合纳米颗粒技术或脂质体构建多功能递送载体，进一步拓展应用场景。