使用I-最优设计优化Albizia myriophylla Benth.提取物的增溶以抗Streptococcus mutans活性

《Scientifica》：Optimized Solubilization of Albizia myriophylla Benth. Extract Using I-Optimal Design for Anti-Streptococcus mutans Activity

　　

Albizia myriophylla Benth.是一种药用植物，因其含有lupinifolin等抗菌化合物而具有抗Streptococcus mutans活性，该菌是与龋齿相关的关键病原体。本研究旨在优化用于增溶A. myriophylla提取物的溶剂系统。最初，研究人员测定了茎提取物的抗S. mutans活性，其最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC）分别为8和256?μg/mL。研究人员评估了五种溶剂——水、95%乙醇、甘油、聚乙二醇（PEG）400和丙二醇（PG）。提取物在PG中表现出较高的溶解度，其次为95%乙醇和PEG 400。基于这些结果，研究人员选择95%乙醇、PG和水，使用I-optimal design（I-最优设计）进行混合物优化。研究人员构建了一个设计空间，以确保lupinifolin至少90%的回收率，实现了约50%的既定知识空间。制备5% A. myriophylla提取物的最优配方由95%乙醇、PG和水以质量比0.30:0.63:0.07组成。该配方的lupinifolin回收率范围为94.18%至101.01%。验证步骤确认了模型的预测准确性和可靠性。最后，研究人员评估了最优配方的抗S. mutans活性，该配方显示出有效的抗菌特性。总之，本研究成功确定了适合增溶A. myriophylla提取物的溶剂系统，可为未来开发针对S. mutans的口腔喷雾剂提供指导。

龋齿是全球性公共卫生挑战，主要由变异链球菌（Streptococcus mutans）等微生物驱动，该菌通过强产酸和耐酸特性导致牙釉质脱矿。药用植物Albizia myriophylla Benth.（豆科）因含有lupinifolin（一种黄酮类抗菌化合物）而具有抗S. mutans活性，但提取物溶解性和制剂优化尚未充分探索。溶剂选择直接影响提取物质量、功效和生物活性，因此本研究旨在通过I-optimal design（I-最优设计）优化溶剂系统，以最大化lupinifolin（主要抗菌标志物）回收率，并保持抗S. mutans活性，为开发口服喷雾剂提供依据。论文发表在《Scientifica》。

研究人员开展了以下研究：首先，通过乙醇冷浸法从A. myriophylla茎（采集自泰国Charoensuk Osod公司，标本编号TMRC 074）制备粗提物，测定其MIC和MBC分别为8 μg/mL和256 μg/mL，并通过抑菌圈实验确定5%（w/v）为适宜浓度。随后，评估五种溶剂（水、95%乙醇、甘油、PEG 400、PG）的增溶能力，以HPLC（高效液相色谱）定量lupinifolin含量，筛选出PG、95%乙醇和水进行后续优化。采用I-optimal mixture design（I-最优混合物设计）建立16个实验点，以lupinifolin回收率为响应变量，通过ANOVA（方差分析）构建模型，确定最优质量比为95%乙醇:PG:水=0.30:0.63:0.07，该配方在预测区间内回收率≥90%。验证实验显示回收率94.18%–101.01%，误差低。最后，通过琼脂孔扩散法确认最优配方对S. mutans的抑菌活性（11.70 mm），空白溶剂无活性。

**提取物得率与抗菌活性**：乙醇冷浸提取得率4.6%（w/w），低于文献中微波辅助提取的6.7%。MIC为8 μg/mL，较此前报道的32 μg/mL低四倍，MBC为256 μg/mL，MBC/MIC比值>4，提示可能偏向抑菌作用。**溶剂溶解度筛选**：HPLC分析显示，PG对lupinifolin的增溶能力最强，其次为95%乙醇和PEG 400，水和甘油溶解度极低。**溶剂系统优化**：I-optimal设计限定水质量分数≤0.2，16个实验点数据经ANOVA分析，模型显著（p=0.0174），无失拟（p=0.9491），R2=0.9057，预测R2=0.7554，充分性精度9.3459。等高线图和Trace图显示，AB、AC、BC及ABC交互项均显著（p<0.05）。设计空间定义确保≥90%回收率，最优配方（0.30:0.63:0.07）位于该空间内。**模型验证**：三批独立实验的回收率（94.18%–101.01%）与预测值（99.95%）接近，误差范围-6.13%至1.05%。**最优配方抗菌活性验证**：含5%提取物的最优配方对S. mutans产生11.70 mm抑菌圈，空白溶剂无抑菌，阳性对照（0.12%氯己定）为21.46 mm，表明抗菌活性保留。

讨论部分指出，提取率低归因于传统冷浸法；MIC降低可能源于植物材料差异；MBC/MIC比值高提示潜在抑菌性，但需时间-杀菌曲线确认。溶剂选择基于增溶能力、安全性及实际应用需求，最优配方中乙醇含量低以减少黏膜刺激，PG增强溶解，水降低粘度。验证模型可靠，但优化终点为lupinifolin回收率而非直接抗菌活性，此为局限性。抗菌活性保留证实提取物本身有效，但未进行生物膜、口腔环境模拟等研究。结论为：本研究成功优化了增溶A. myriophylla提取物的溶剂系统，旨在提高其活性抗菌化合物lupinifolin的回收率，并支持其针对龋齿主要病原体S. mutans的应用。该提取物表现出抗菌活性，在多种药用溶剂中的溶解度测试表明，PG具有最大的增溶能力，其次为95%乙醇和PEG 400。基于这些发现，采用统计设计方法对95%乙醇、PG和水的混合物进行优化。该过程确定了最佳溶剂比例，提供了高lupinifolin回收率，并通过模型验证得到确认。优化配方保持了对S. mutans的有效抗菌活性，突显了其进一步药物开发的潜力。这些发现提供了一个科学支持的溶剂系统，适用于有效递送A. myriophylla植物成分。优化配方可作为进一步开发口腔护理产品（如针对S. mutans的抗菌喷雾剂）的基础，但需在更接近临床条件下进行进一步研究。