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为探究油棕树干板(OPTS)中提取的纤维素用于制药片剂的潜力,研究人员从 OPTS 不同部位提取微晶纤维素(MCC),并与商业 MCC 对比。结果显示,底部部位的 MCC 部分性质接近商业 MCC,可作片剂稀释剂,为农业废弃物利用提供新思路。
在热带地区,油棕是极为重要的经济作物,泰国的油棕种植面积位居世界第三。然而,油棕产业在推动经济发展的同时,也产生了大量废弃物,其中油棕树干(OPT)在砍伐树木时成为固体废弃物的主要来源。通常,人们会将 OPT 的外层部分 —— 油棕树干板(OPTS)当作废料丢弃,大多采用焚烧的方式处理,这不仅造成资源浪费,还对环境产生负面影响。
从植物中提取的纤维素在制药领域具有重要应用,尤其是作为片剂配方中的稀释剂,因其与人体组织兼容性良好,且在片剂成型过程中能承受压力。不过,以往从油棕树干中提取纤维素制备微晶纤维素(MCC)的研究较少,而且尚未有研究关注树干不同部位对纤维素提取过程及特性的影响。鉴于此,来自泰国瓦莱拉大学(Walailak University)的研究人员开展了此项研究,旨在探索从 OPTS 中提取的 MCC 作为制药片剂稀释剂的可行性,相关成果发表在《Heliyon》杂志上。
研究人员开展此项研究主要运用了以下几种关键技术方法:首先是机械分离技术,将 OPTS 不同部位(底部、中部和顶部)的维管束和薄壁组织机械分离并研磨成粉末;其次是化学提取与水解技术,通过乙醇 / 甲苯脱蜡、KOH 去除半纤维素、H2O2漂白等步骤提取纤维素,再用 H2SO4酸水解制备 MCC;最后采用多种分析技术,如傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、X 射线粉末衍射(XRD)等对 MCC 进行全面表征分析。
研究结果如下:
- MCC 的制备与产率:研究人员成功从 OPTS 制备出 MCC,制备过程对传统方法进行了优化,采用 H2O2替代 NaClO2进行漂白。MCC 产率从树干底部到顶部逐渐降低,维管束部分的 MCC 平均产率约为 44% ,薄壁组织部分约为 20%。
- MCC 的外观和形态:维管束来源的 MCC 质地粗糙、颗粒较大,薄壁组织来源的 MCC 质地细腻、颗粒较小,其中 OPTS-Pb 来源的 MCC 在质地和形态上与商业 MCC(Comprecel? M102)最为相似。
- FTIR 分析:FTIR 分析表明,制备过程未破坏纤维素结构,酸水解后 MCC 的结晶度相关峰有所增加。
- XRD 分析:XRD 分析显示,制备的 MCC 主要为纤维素 Iβ 型,酸水解后结晶度从约 50% 提升至 60%,略低于商业 MCC。
- 粉末性质:选择 OPTS 薄壁组织底部和中部的 MCC 进行研究,其与商业 MCC 相比,堆积密度和真密度较低,OPTS-Pb 来源的 MCC 流动性较好,且所有粉末性质均符合 USP 2023 标准。
- 片剂压缩性质:在片剂压缩性质方面,OPTS 来源的 MCC 拉伸强度低于商业 MCC,但仍满足片剂制备要求;OPTS-Pm 的可压缩性较高,但其固体分数在典型压缩压力下略高于推荐值;所有 MCC 的弹性恢复率均较低。
综合研究结果和讨论部分可知,从 OPTS 中提取的 MCC 具有一定的应用潜力。薄壁组织来源的 MCC 更适合制药片剂,尤其是底部部位的 MCC,虽然其部分性质略逊于商业 MCC,但在片剂压缩性质上满足一般制造要求,有望作为片剂稀释剂使用。这一研究不仅为油棕产业废弃物的高值化利用开辟了新途径,减少了资源浪费和环境污染,还为制药行业提供了一种潜在的新型辅料来源,具有重要的经济和环境意义。同时,研究也为后续进一步优化 MCC 的制备工艺和性能提供了理论基础和实践参考。