《Antioxidants》：Use of α-Cyclodextrin to Produce Nanoencapsulated Curcumin to Preserve Curcumin Stability from Photooxidation While Simultaneously Enhancing Caco-2 Intestinal Uptake and Antioxidant Capacity
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姜黄素是姜黄中主要的生物活性成分，具有明亮的黄色；然而，由于其低溶解度和对光氧化的敏感性，许多宣称的健康益处实际上受到限制。研究人员开发了一种包封递送系统，使用α-环糊精（α-cyclodextrin）作为载体和吐温80（Tween 80）作为表面活性剂来制备
姜黄素是姜黄中主要的生物活性成分，具有明亮的黄色；然而，由于其低溶解度和对光氧化的敏感性，许多宣称的健康益处实际上受到限制。研究人员开发了一种包封递送系统，使用α-环糊精（α-cyclodextrin）作为载体和吐温80（Tween 80）作为表面活性剂来制备姜黄素纳米颗粒（nanoparticles, NPs），旨在提高光稳定性和生物利用度。研究人员使用响应面法（Response Surface Methodology, RSM）确定了最佳姜黄素纳米颗粒粒径为386.4 ± 21.3 nm，包封效率（entrapment efficiency, EE）为97.4 ± 2.9%，用于在分化的Caco-2细胞中进行功能测试。在最高20 J/cm2能量输入下，经脉冲光（pulsed light, PL）处理后，姜黄素-NP表现出比游离姜黄素（36.74 ± 3.03%）更高的稳定性（74.32 ± 4.20%，p = 0.001）。姜黄素-NPs的释放行为具有pH依赖性，与游离姜黄素相比，肠道上皮细胞摄取量高5倍，跨上皮电阻（transepithelial electrical resistance, TEER）值降低21.3%（p = 0.017）。与游离姜黄素相比，姜黄素-NPs在所有测试中均具有更高的抗氧化能力，且在脉冲光处理后表现出更低的抗氧化能力损失。此外，姜黄素-NPs预暴露于脉冲光处理在Caco-2细胞中未显示明显的细胞毒性效应。总之，使用α-环糊精进行姜黄素-NP包封增强了生物利用度和光稳定性，导致更高的肠道细胞内抗氧化能力且无细胞活力损失。
姜黄素（curcumin）是姜黄中主要的姜黄色素类多酚，具有抗氧化、抗增殖等生物活性，但因其水溶性差、生理pH下易降解以及对光氧化高度敏感，临床应用受到显著限制。传统微米级递送系统虽能提高溶解度，但粒径较大，限制细胞摄取和分散性。α-环糊精（α-cyclodextrin, α-CD）因其较小的空腔尺寸和较高的水溶性，能与姜黄素形成更强的主客体相互作用，有望在纳米尺度实现高效包封并保护姜黄素免受光氧化。然而，α-环糊精用于纳米包封姜黄素、尤其是脉冲光（pulsed light, PL）处理下的功能保护研究尚缺乏。因此，研究人员旨在优化α-环糊精包封姜黄素纳米颗粒（curcumin-NPs）的制备工艺，提高其光稳定性和生物利用度，并在Caco-2肠道细胞模型中验证其功能。该研究论文发表在《Antioxidants》上。
研究人员采用两步均质法，以α-环糊精为载体、吐温80为表面活性剂制备curcumin-NPs，并使用响应面法（RSM）优化粒径和包封效率（EE）。通过动态光散射（DLS）测定粒径和多分散指数（PDI），傅里叶变换红外-衰减全反射光谱（FTIR-ATR）表征包封情况，透射电子显微镜（TEM）观察形态。脉冲光处理（5–20 J/cm2）后，用高效液相色谱（HPLC）测定姜黄素保留率。在模拟胃肠pH条件下（pH 2.4、6.5、7.1）进行释放实验。抗氧化能力通过ABTS和ORAC化学法测定，细胞实验使用分化的Caco-2细胞（人结肠腺癌细胞系，HTB-37，美国模式培养物保藏中心），包括细胞摄取（HPLC定量）、TEER值测定、细胞内活性氧（ROS）抑制（DCFH-DA法）和细胞活力（MTT法）。
结果如下：
**3.1. 姜黄素纳米颗粒的优化**
通过双因素中心复合设计，建立了粒径和包封效率的回归模型，R2分别为0.95和0.98，失拟检验不显著。优化条件为：姜黄素与α-环糊精的质量比、姜黄素与吐温80的质量比，得到的预测粒径395.5 nm、EE 96.26%。实验验证粒径386.4 nm、EE 97.4%，误差<5%。α-环糊精比例增加使粒径和EE增大，吐温80比例增加使粒径减小。
**3.2. 优化姜黄素纳米颗粒的表征**
TEM显示优化curcumin-NPs为球形、粒径均匀，PDI为0.21。FTIR光谱中，curcumin-NPs在1694 cm
-1处出现增强峰，表明姜黄素苯环与α-环糊精空腔电子云相互作用；α-环糊精特征峰保留，姜黄素峰减弱，证实包封成功。
**3.3. 脉冲光处理后游离姜黄素和姜黄素纳米颗粒的姜黄素保留**
在5 J/cm2 PL下，游离姜黄素保留89.42%，curcumin-NPs保留93.43%；在20 J/cm2下，游离姜黄素降至36.74%，而curcumin-NPs仍保留74.32%（p<0.05）。α-环糊精纳米包封显著提高了姜黄素的光稳定性，归因于高包封效率和α-环糊精更紧密的空腔配合。
**3.4. 姜黄素纳米颗粒的释放行为**
curcumin-NPs的释放具有pH依赖性，遵循一级动力学。在pH 2.4（模拟胃）下6 h释放93%，pH 6.5（模拟小肠）下65%，pH 7.1（模拟大肠）下49%（p<0.05）。游离姜黄素在各pH下释放极少。酸性条件下α-环糊精空腔内的非共价和疏水相互作用易水解，导致快速释放。
**3.5. 游离姜黄素和姜黄素纳米颗粒的抗氧化活性**
ABTS和ORAC测定均显示，在所有PL能量下，curcumin-NPs的Trolox当量显著高于游离姜黄素（p<0.05）。PL处理降低了两者的抗氧化能力，但curcumin-NPs的降低幅度更小，表明α-环糊精保护了姜黄素免受光氧化，维持了酚羟基自由基清除活性。
**3.6. 姜黄素纳米颗粒的体外Caco-2细胞内摄取**
相比游离姜黄素，curcumin-NPs在Caco-2单层细胞中的摄取显著更高（p<0.05），且PL处理（5–20 J/cm2）后，curcumin-NPs的摄取仍比游离姜黄素高约5倍（p<0.01）。TEER值测定显示，curcumin-NPs使TEER值下降约20%，而游离姜黄素无影响，表明α-环糊精可改变细胞紧密连接，促进旁细胞渗透。α-环糊精通过提取胆固醇破坏脂筏，导致紧密连接蛋白重新分布，从而增加细胞旁通透性。
**3.7. 姜黄素纳米颗粒的体外细胞内抗氧化活性**
DCFH-DA法测定Caco-2细胞内ROS抑制能力，curcumin-NPs的抗氧化活性比游离姜黄素高50%（p<0.05）。PL处理降低了两者的活性，但curcumin-NPs的下降更小。细胞活力（MTT）实验显示，在50–1000 μM浓度范围内，无论是否经过PL处理，curcumin-NPs均未引起明显细胞毒性，表明α-环糊精包封的纳米颗粒安全无毒。
**讨论与结论**
研究表明，α-环糊精是制备姜黄素纳米颗粒的有效核心材料，通过RSM优化获得了最佳粒径和包封效率。curcumin-NPs的释放具有pH依赖性，可在胃酸条件下释放。与游离姜黄素相比，curcumin-NPs在Caco-2细胞中表现出更高的细胞内摄取，这与TEER值降低（旁细胞泄漏）和更高的细胞抗氧化能力一致。这些功能属性在PL处理下仍得以保持，α-环糊精有效保护了姜黄素免受光氧化，且无细胞毒性。结论：α-环糊精-吐温80组合构建的curcumin-NPs是一种新型纳米递送系统，可提高姜黄素的溶解度和生物利用度，同时有效防止光氧化并增强抗氧化能力，为易受氧化应激的消费者提供了应用前景。但研究存在局限性，如体外释放实验采用简化pH模型，未完全模拟生理胃肠环境，且需进一步进行体内研究验证。
