《Bioresource Technology Reports》：Exploring the intrinsic film-forming capability of
Moringa oleifera phytochemicals: A green route to functional biopolymer-free films
编辑推荐：
本研究成功开发了基于莫罗嘉纳叶提取物的生物聚合物薄膜（MF7），通过甘油增塑优化性能，薄膜具有良好机械强度、屏障特性及抗氧化、抗炎、抗菌和抗糖尿病活性，并在人工伤口渗出液中实现持续120小时控释，验证了其作为先进伤口护理材料的潜力。
迪维娅·马修（Divya Mathew）|本尼·托马斯（Benny Thomas）|N.M. 苏迪普（N.M. Sudheep）
印度喀拉拉邦科塔亚姆（Kottayam）圣甘地大学（Mahatma Gandhi University）生物科学学院，邮编686 560
摘要
本研究报道了一种基于辣木（Moringa oleifera）提取物的生物聚合物薄膜（MF7）的开发，该薄膜专为多功能伤口愈合应用而设计。优化后的薄膜具有良好的物理机械性能、屏障性能和表面特性，同时还具备较强的抗氧化、抗糖尿病、抗炎和抗菌活性。在37°C的人工伤口渗出物中进行的时间依赖性释放研究表明，该薄膜能够在120小时内持续且可控地释放生物活性成分，没有突然释放的现象。约50%的生物活性在24小时内释放，这与体外IC??值相符，并且在更长的时间点上逐渐增强至约90%。使用DPPH自由基清除活性作为功能标志物评估的释放动力学结果显示，该薄膜的释放机制符合零级释放模型（zero-order）、Korsmeyer–Peppas模型和Peppas–Sahlin模型，证实其释放过程受到扩散和聚合物松弛的共同影响。通过肉汤稀释和CFU计数进一步验证了其长期的抗菌效果。总体而言，MF7具备持续的多功能生物活性，使其成为先进伤口护理应用的有希望的候选材料。
引言
对可持续、可生物降解和功能性材料的需求不断增加，这推动了人们对天然聚合物和植物基薄膜的研究，尤其是在生物医学和食品包装领域（Gupta等人，2024年）。虽然传统的合成聚合物在机械性能上表现出色，但由于其不可生物降解性和潜在的毒性，对环境造成了显著影响（Ali等人，2023年）。因此，人们开始探索能够形成自支撑薄膜的可再生资源，这些薄膜本身具有生物活性（Mijit等人，2024年）。富含多种植物化学物质的植物提取物，如酚类、黄酮类、脂肪酸和萜类化合物，在薄膜形成系统中显示出巨大的治疗潜力和结构功能性（Miranda等人，2023年）。其中，辣木（Moringa oleifera）因其卓越的营养和药用价值而备受关注（Zarina等人，2024年）。
Moringa oleifera的叶子是生物活性化合物的丰富来源，包括酚酸、黄酮类、苷类和脂肪酸，这些成分共同具有抗氧化、抗菌、抗炎和抗糖尿病作用（Kumar等人，2025年；Srivastava等人，2023年）。尽管已有许多研究将辣木叶提取物结合到壳聚糖、明胶和淀粉等生物聚合物基质中以开发功能性薄膜（Chan-Matú等人，2021a；Bhat等人，2022年；Hamed等人，2024年；Nair等人，2025年；Nazar等人，2024年），但这些方法主要依赖于外部聚合物支架，提取物仅作为次要的生物活性添加剂而非结构成分。因此，辣木叶提取物自身的成膜能力尚未得到充分探索。辣木叶中复杂的植物化学物质混合物提供了能够进行分子间相互作用的功能基团，如氢键、疏水聚集和π–π堆叠，这些作用可能有助于形成薄膜的结构凝聚性和自支撑性（Siddiqui等人，2022年；Yousaf等人，2024年）。利用这些内在相互作用可以制备出既功能性强又可持续的无外部生物聚合物薄膜（Miranda等人，2023年）。
为了提高植物基薄膜的柔韧性和减少脆性，通常会使用增塑剂（Zhang等人，2021年）。甘油是一种无毒的亲水小分子，由于其能够插入分子链之间，从而增强流动性并促进薄膜的均匀形成（Goyal等人，2021年）。在辣木提取物薄膜的应用中，甘油通过与植物化学物质的羟基和羧基相互作用，形成氢键网络，提高了薄膜的柔韧性同时保持了机械强度（Sunesh等人，2024年）。此外，甘油还可能引起基质内的微观结构异质性，影响水分敏感性并调节生物活性成分的释放过程。
开发自支撑辣木薄膜解决了功能性生物材料领域的一些紧迫问题（Miranda等人，2023年；Koc-Bilican，2024年；Punia Bangar等人，2023年）。首先，完全消除对外部生物聚合物基质的需求简化了配方，降低了材料复杂性和成本。其次，薄膜本身由于其植物化学成分而具有生物活性，无需额外的化学添加剂即可提供抗氧化和抗菌功能。这些特性在活性食品包装、伤口敷料和药物涂层等应用中非常受欢迎，因为这些应用既要求生物相容性，又要求功能性表现。第三，这种方法有助于从机制上理解植物化学物质驱动的薄膜形成过程，阐明特定化合物类别如何影响薄膜的凝聚性、屏障性能和生物活性。
使用GC–MS和LC–MS/MS等先进分析技术对植物化学物质进行剖析，可以深入了解薄膜的化学组成，从而将化学成分与观察到的功能特性联系起来。脂肪酸和萜类化合物有助于形成疏水相互作用和微域结构，增强薄膜的屏障性能和机械稳定性，而酚酸、黄酮类和苷类则通过氢键和π–π相互作用稳定基质，同时赋予抗氧化和抗菌活性（Sunesh等人，2024年）。这些相互作用的协同作用支撑了薄膜的多功能性。
基于以上考虑，本研究假设辣木（Moringa oleifera）叶提取物中的植物化学成分具有足够的分子间相互作用，能够在加入甘油作为增塑剂的情况下形成自支撑、柔韧且功能性的薄膜，无需额外的聚合物基质。在本研究中，我们报道了使用甘油作为增塑剂制备自支撑辣木叶提取物薄膜的过程及其特性分析。研究探讨了辣木植物化学物质的成膜能力、它们与甘油的相互作用以及所得薄膜的结构、机械和功能特性。通过结合植物化学剖析与物理化学和生物活性评估，本研究提供了一个简洁而全面的框架，解释了天然植物提取物如何形成独立的功能性薄膜，从而推动了具有内在治疗潜力的简约型可持续生物材料的设计。
材料
从健康的辣木（Moringa oleifera）植株上采集新鲜叶子，用蒸馏水彻底清洗以去除表面杂质，然后在阴凉处室温下风干以保存热不稳定的植物成分。干燥后的叶子通过机械研磨机研磨成细粉，并过筛以获得均匀的颗粒大小。分析级甘油（用作增塑剂）购自Merck India Pvt. Ltd.。整个提取过程中使用蒸馏水作为溶剂。
基于辣木（Moringa oleifera）的薄膜配方优化
为了开发适用于生物活性输送和伤口相关应用的自支撑辣木（Moringa oleifera）薄膜，采用了两阶段配方优化策略。优化标准不仅限于薄膜的形成，还涵盖了机械强度、柔韧性、溶解行为和结构稳定性之间的适当平衡，这些都是实际应用和功能性能所必需的。
辣木（Moringa）的优化...
结论
本研究成功开发了一种基于辣木（Moringa oleifera）提取物的多功能生物聚合物薄膜（MF7），并对其进行了系统的先进伤口护理应用评估。优化后的薄膜具有适当的物理机械强度、屏障性能和表面特性，同时还表现出显著的抗氧化、抗糖尿病、抗炎和抗菌活性。在人工伤口渗出物中进行的时间依赖性释放研究表明，该薄膜能够持续且可控地释放生物活性成分。
CRediT作者贡献声明
迪维娅·马修（Divya Mathew）：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化处理、验证、监督、软件使用、资源管理、项目协调、方法论设计、实验设计、资金获取、数据分析、概念化。
本尼·托马斯（Benny Thomas）：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化处理、验证、监督、软件使用、资源管理、项目协调、方法论设计、实验设计、资金获取、数据分析。
未引用参考文献
Saleem等人，2020年
利益冲突声明
作者声明与本研究不存在任何利益冲突或个人关系。
致谢
作者衷心感谢印度科学技术部（DST）授予迪维娅·马修博士WISE-KIRAN博士后奖学金（DST/WOS-A/CS-113/2021 (G) WISE KIRAN）。所有作者还感谢印度喀拉拉邦圣甘地大学生物科学学院和喀拉拉邦昌加纳塞里（Changanassery）的St Berchmans学院提供的实验室设施，以便进行研究工作。
