聚乙二醇修饰玉米醇溶蛋白纳米粒的结构与功能特性研究及其在药物递送中的应用

本研究针对药物递送纳米粒表面功能化表征的难题，通过多角度分析PEG修饰的玉米醇溶蛋白纳米粒（Zein NPs）的理化特性。研究采用FTIR、2D-COS、DSC等技术证实PEG与Zein通过氢键结合形成核壳结构，显著提升纳米粒热稳定性（分解温度提高）和黏膜渗透性（AFM显示在黏蛋白基质中分散性增强），为优化靶向递送系统提供理论依据。

　　

在药物递送领域，纳米颗粒因其精准靶向和控释特性备受关注，但表面功能化纳米粒的理化表征始终是制约临床转化的瓶颈。尤其当采用聚乙二醇(PEG)修饰时，如何量化涂层均匀性、验证分子相互作用成为关键科学问题。玉米醇溶蛋白(Zein)作为天然植物蛋白，虽具备优良的生物相容性和载药能力，但其强疏水性易导致纳米粒聚集，限制其在黏膜给药等场景的应用。

为攻克这一难题，研究人员通过调控PEG_35,000
与Zein的比例（质量比0.5:1至2:1），构建系列PEG-Zein纳米粒（约200 nm），并运用多尺度表征技术：傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合二维相关光谱(2D-COS)解析分子相互作用，差示扫描量热法(DSC)和热重分析(TGA)评估热力学行为，原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)观测表面形貌，玫瑰红实验定量疏水性变化。

Results and discussion

1. 分子相互作用：FTIR证实Zein的酰胺基与PEG羟基形成氢键，2D-COS显示PEG含量越高，氢键网络越密集。
2. 热稳定性提升：TGA显示PEG涂层使分解温度提高15-25°C，DSC证实PEG抑制Zein热变性，2:1配比样品焓变值降低40%。
3. 表面特性调控：AFM三维成像揭示PEG涂层形成典型核壳结构，表面粗糙度(Ra)从12.1 nm（裸颗粒）降至4.3 nm。玫瑰红实验证实接触角减小32°，疏水性显著降低。
4. 黏膜渗透增强：AFM力谱分析显示PEG涂层纳米粒在黏蛋白基质中的扩散系数提高3倍，符合"黏液滑行"理论。

Conclusions
该研究首次通过多维表征阐明PEG-Zein纳米粒的构效关系：氢键介导的核壳结构不仅提升热稳定性，更通过降低表面能改善胶体稳定性和黏膜渗透性。2:1的PEG/Zein配比被证实为最优方案，其分解温度达285°C，黏蛋白渗透效率较裸颗粒提升80%。这些发现为设计口服/鼻腔递送系统提供重要参考，尤其对需穿越黏液屏障的蛋白类药物递送具有临床意义。值得注意的是，研究建立的FTIR-2D-COS联用策略，为纳米粒表面配体定量分析提供了新范式。论文发表于《International Journal of Pharmaceutics》，通讯作者JMI作为该刊评审编辑，全程采取回避制度确保学术公正性。