碱改性木薯皮作为药物辅料的特性研究及其在缓释制剂中的应用潜力

本研究针对传统药物辅料成本高、环境负担重的问题，通过NaOH碱化改性木薯皮（PTCP1/2/4），系统评估其流动特性（Hausner比1.18-1.36）、结构特征（FTIR显示OH基团引入）及形态变化（SEM证实孔隙度提升）。发现PTCP1适合速释制剂，PTCP4因非晶态特性（XRD证实）更适于载药系统，为可持续辅料开发提供新思路。

　　

在制药工业面临环境可持续性挑战的背景下，传统辅料如合成化学品和纯化淀粉存在成本高、工艺复杂等问题。木薯（Manihot esculenta）加工产生的废弃果皮约占根重的10%-15%，其富含的淀粉和木质纤维素虽在动物饲料、生物能源等领域有应用，但作为药物辅料的系统性研究仍属空白。尤其值得关注的是，未经处理的木薯皮因纤维结构和结晶淀粉的存在，存在溶胀性差、批次一致性不足等缺陷，而现有提取纤维素或淀粉的方法又增加了生产成本。

为解决这一问题，乌干纳国家作物资源研究所（NaCRRI）与马凯雷雷大学的研究团队创新性地采用氢氧化钠（NaOH）碱化处理木薯皮，通过比较1%、2%、4%浓度处理组（PTCP1/PTCP2/PTCP4）与原始木薯皮的理化特性，探索其作为多功能药物辅料的潜力。研究发现，碱化处理不仅显著改变了材料的结构特性，还为其在不同剂型中的应用提供了科学依据。该成果发表于《Journal of Pharmaceutical Sciences》，为开发低成本、可持续的药用辅料提供了重要参考。

研究主要采用四项关键技术：1）碱化改性（使用1-4% NaOH溶液在50°C处理）；2）粉体特性分析（测定Hausner比和Carr指数）；3）结构表征（傅里叶变换红外光谱FTIR、扫描电子显微镜SEM、X射线衍射XRD）；4）功能评估（溶胀性和载药潜力测试）。实验样本来源于乌干达NaCRRI提供的NAROCAS 1品种木薯皮。

研究结果

1. 流动性与压缩性：PTCP4表现出最佳流动特性（Hausner比1.18，Carr指数15.15），而原始木薯皮因纤维结构导致最差压缩性（堆积密度0.35 gcm^?3）。碱处理通过破坏纤维网络，使颗粒更规则，提升振实密度。

2. 化学结构变化：FTIR显示PTCP1出现羟基（OH）特征峰，增强溶胀性；PTCP4则因半纤维素和木质素降解，羧酸盐峰显著增强。这种化学修饰使材料适用于不同释放需求的制剂。

3. 形态学特征：SEM观察到碱处理导致表面粗糙化和多孔化，尤其PTCP4淀粉颗粒完全抑制，形成非晶态结构。这种形态变化直接提升水渗透和药物负载效率。

4. 结晶行为：XRD证实结晶度随碱浓度递增而降低——PTCP1保留部分结晶峰，PTCP4则呈现典型非晶态弥散峰，这种特性与溶胀能力呈正相关。

结论与意义
该研究首次系统论证了碱化木薯皮作为分级药物辅料的可行性：PTCP1凭借OH基团引入和适度结晶性，适合速释片剂；PTCP4则因高度非晶态和多孔结构，在缓释载药系统中有独特优势。从可持续发展角度看，直接利用废弃果皮避免了纤维素提取的复杂工艺，降低生产成本30%以上（相较传统微晶纤维素工艺）。此外，碱处理有效解决了木薯皮纤维的批次变异问题，符合药用辅料规范要求。

值得注意的是，研究也发现4% NaOH处理可能导致木质素过度降解，影响机械强度，建议后续研究可探索复合改性（如联合超声处理）以平衡功能性与结构稳定性。这项成果不仅为热带地区废弃生物质的高值化利用提供范例，也为全球制药工业的绿色转型贡献了创新解决方案。