新型 pH 响应性叶酸偶联玉米醇溶蛋白 - 羧甲基纤维素纳米颗粒:增强姜黄素递送与精准控制释放的新突破

【字体: 时间:2025年05月07日 来源:Journal of Pharmaceutical Innovation 2.7

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  为解决癌症化疗药物缺乏肿瘤靶向性、姜黄素(CR)应用受限等问题,研究人员开发 pH 敏感且叶酸靶向的玉米醇溶蛋白(ZN)- 羧甲基纤维素(CMC)纳米颗粒用于 CR 递送。结果显示该颗粒能有效包封和控制释放 CR,为癌症治疗药物递送系统优化提供思路。

  在医学领域,癌症一直是严重威胁人类健康的顽疾。化疗作为常见的癌症治疗手段,其药物虽能杀死肿瘤细胞,但缺乏肿瘤靶向性,常对正常组织造成严重损害,引发诸多副作用 。姜黄素(Curcumin,CR)作为从姜黄根茎中提取的天然抗氧化剂,具有抗氧化、抗炎、抗菌、促进伤口愈合以及抗癌等多种生物活性,本应在医药领域大放异彩,然而其疏水性强、口服吸收差和稳定性不佳等问题,极大地限制了它在制药和食品行业的应用。为攻克这些难题,来自土耳其哈杰泰佩大学(Hacettepe University)的研究人员开展了一项意义重大的研究,相关成果发表在《Journal of Pharmaceutical Innovation》上。
研究人员致力于开发一种新型 pH 敏感且具有肿瘤靶向性的药物递送系统。他们将 CR 包裹在羧甲基纤维素(Carboxymethyl Cellulose,CMC)包被的玉米醇溶蛋白(Zein,ZN)纳米颗粒(Nanoparticles,NPs)中,并通过叶酸(Folic Acid,FA)对纳米颗粒进行修饰,以实现更高效的肿瘤靶向递送。

在研究过程中,研究人员采用了多种关键技术方法。制备方面,运用反溶剂沉淀技术制备 ZN-NPs,在此基础上通过特定步骤制备 CR-ZN-NPs、CR-ZN-CMC-NPs 及 FA 偶联的 CR-ZN-CMC-NPs。表征时,借助 FT-IR(傅里叶变换红外光谱)、Zeta Sizer(粒径及电位分析仪)、SEM(扫描电子显微镜)、XRD(X 射线衍射)、TGA(热重分析)和 DSC(差示扫描量热法)等多种分析手段对纳米颗粒进行全面表征。此外,利用透析法研究 CR 的释放情况,并运用多种动力学模型对释放数据进行拟合分析。

研究结果如下:

  • 纳米颗粒的制备与表征:通过优化制备条件,得到最小平均粒径为 117.2nm 的 ZN-NPs,其制备条件为超纯水 / 乙醇比 10/90、ZN 用量 0.2g;负载 1.5mg CR 的 ZN-NPs 粒径为 184nm;ZN 与 CMC 质量比为 1:3 时,得到的 ZN-CMC-NPs 平均粒径为 277.5nm,且具有理想的多分散指数(0.230)和 zeta 电位值(-48.1mV) 。FT-IR 分析表明,CR 与 ZN、ZN 与 CMC、FA 与 CR-ZN-CMC-NPs 之间均存在相互作用。SEM 图像显示,ZN-NPs 呈球形且表面光滑,ZN-CMC-NPs 和 CR-ZN-CMC-NPs 结构更粗糙,FA 涂层使 CR-ZN-CMC-NPs 粒径略有增加 。TGA 和 DSC 分析显示,CMC 包被增强了 CR-ZN-NPs 的热稳定性,且 CR 在纳米颗粒中呈无定形状态。XRD 分析证实,CR 成功掺入纳米颗粒体系并以分子分散形式存在。
  • CR 的包封效率和负载能力:CR-ZN-NPs 的包封效率和负载能力随 CR 用量增加而增加,含 2.5mg CR 的 CR-ZN-NPs 包封效率最高达 51%,负载能力为 0.64%;CR-ZN-CMC-NPs 包封效率在负载 2.5mg CR 时达到 70%,负载能力为 0.58%。FA 涂层进一步提高了 CR 的包封效率,达到 80%,负载能力为 0.66%。
  • CR 的体外释放研究:在 pH 5.6 和 pH 7.4 的 PBS 缓冲液中进行 CR 的体外释放研究。结果表明,在两种 pH 条件下,CR-ZN-CMC-NPs 的累积释放率均高于 CR-ZN-NPs。在 pH 5.6 时,CR 释放更缓慢、更可控;FA 偶联略微延迟了 CR 的释放。通过对释放数据进行动力学模型拟合,发现 Higuchi 模型和 Korsmeyer-Peppas 模型能较好地描述 CR 的释放行为,且释放机制为 “异常扩散”。

研究结论和讨论部分指出,CMC 包被的 ZN-NPs 是一种有效的 CR 递送系统,能够提供最佳的 CR 包封效率和可控释放。该 pH 响应性、生物相容性良好的药物递送系统在癌症治疗中展现出巨大潜力,有望通过优化实现双药联合或协同效应,为进一步研究奠定了坚实基础。然而,该研究目前存在一定局限性,如缺乏体内验证、长期稳定性分析以及仅聚焦单一药物。未来研究可考虑开展体内研究,探索与 CR 联合使用具有协同效应的药物,并评估该纳米颗粒在临床试验中的可行性,将其更好地整合到癌症治疗方案中。

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