通过铁离子配位作用提高透明质酸对槲皮素的载药性能和控释效果

《Food Research International》：Enhancing the loading and controlled release performance of hyaluronic acid for quercetin via ferrous ion coordination

　　

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  制备了铁离子配位的槲皮素-透明质酸复合物。
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  通过FT-IR、XRD、XPS和微观结构分析揭示了其相互作用机制。
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  这种配位作用提高了槲皮素的包封效率和稳定性。
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  载体的物理稳定性显著增强。
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  铁离子抑制了槲皮素的释放，并表现出pH响应性。

引言

槲皮素（QUE）是自然界中分布最广、生物活性最强的黄酮类化合物之一，具有高效抗氧化、抗炎、抗菌、抗肿瘤和心血管保护等多种功能。它在功能性食品、膳食补充剂和生物医学领域具有巨大的应用潜力（Salehi等人，2020；Zhao等人，2025）。然而，槲皮素分子结构中的大量酚羟基导致其存在显著缺陷：水溶性极差、光热稳定性不足、易氧化降解以及口服生物利用度低（Wang, Di等人，2025）。这些问题在食品加工、储存和体内释放过程中会严重降低槲皮素的活性，极大地限制了其工业应用和功能表现（Cho等人，2025）。因此，开发具有高负载效率、稳定性及良好生物相容性的递送系统，以实现槲皮素的溶解、稳定和控制释放，已成为高效利用脂溶性多酚的关键科学问题。

为了提高疏水性多酚的稳定性和生物利用度，全球研究人员设计了多种递送系统，包括乳液、纳米颗粒、脂质体、水凝胶（Ashfaq等人，2025）和微胶囊（Tomou等人，2023）。其中，基于多糖的纳米复合物因其良好的生物相容性、可降解性、无毒性和丰富的来源而成为有前途的载体系统（Zhang等人，2025）。透明质酸（HA）是一种天然阴离子酸性黏多糖，具有优异的水溶性和凝胶化性能以及靶向能力。其分子链富含羧基和羟基等活性位点，可通过非共价作用有效负载多酚（Su等人，2025）。研究表明，利用pH驱动方法制备的载有槲皮素的HA复合物能有效提高其抗氧化活性和生物可及性（Liu等人，2024）。同样的方法也可用于制备载有姜黄素的HA复合物以实现其口服递送（Liu等人，2024）。然而，由单一多糖和多酚组成的二元系统在负载多酚方面仍存在明显缺陷（Nguyen等人，2024；Sadeghi-Ghadi等人，2021）：包封效率不足、结构松散、对环境干扰的抵抗力较弱。这些系统在pH变化、加热、离子应力等条件下容易聚集和解离，难以实现脂溶性多酚的长期稳定保护和控释（Huang等人，2025；Xia等人，2024）。

金属-多酚网络（MPNs）是通过金属离子与多酚之间的配位反应形成的多孔材料。它们具有制备简便、比表面积大、结构可调、多功能性强以及良好的生物相容性等优点，在活性多酚的递送方面具有独特优势（Zhang等人，2026）。目前许多研究利用MPNs来包裹脂溶性多酚，以提高其包封效率、稳定性和靶向递送效果（Chen等人，2021；Gong等人，2023；Kou等人，2024）。然而现有研究仍存在不足之处。首先，需要有机溶剂来促进脂溶性多酚的溶解，这并不环保；此外，MPNs在酸性环境中的配位作用会受到抑制，导致结构稳定性下降。尽管多糖涂层可以降低MPNs的酸敏感性（Dib等人，2025），但松散的多糖壳与MPNs之间的相互作用有限，使得复合系统的整体结构不够紧密且不均匀，无法有效抑制其在酸性环境中的快速释放。

为此，本研究提出使用透明质酸作为骨架材料，通过pH驱动方法制备不含有机溶剂的载有槲皮素的HA二元复合物，然后利用Fe²⁺与这些二元复合物配位，以增强分子间作用力，从而构建具有紧凑结构、高稳定性和pH响应性的槲皮素递送系统。通过粒径、Zeta电位、FT-IR、XRD、XPS、SEM和TEM等手段系统地表征了这些复合物的分子相互作用和微观结构特征。同时深入研究了三元复合物的物理稳定性、槲皮素的光热稳定性及体外释放行为，并阐明了Fe²⁺配位对包封效率、分散性、稳定性和控释性能的调节机制。本研究为基于多糖的脂溶性多酚递送系统的结构和性能调控提供了新策略，为开发高负载量、高稳定性和智能响应性的多糖纳米递送系统提供了理论基础和技术支持。

章节片段

材料

透明质酸（Na⁺型，分子量Mw = 50 kDa）和槲皮素（纯度97%）购自上海Macklin生化有限公司（中国上海）。NaOH和HCl来自湛江凯明科技有限公司（中国广东湛江）。2,2′-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)二铵盐（ABTS）和1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl（DPPH）购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。所有其他试剂均为分析级。

Fe²⁺-槲皮素-透明质酸三元复合物的制备

该方法参考了...

粒径和Zeta电位

为了研究Fe²⁺配位对QUE-HA复合物胶体性质的影响，系统地表征了不同Fe²⁺：QUE摩尔比的QUE-HA二元复合物和三元系统的粒径、PDI和Zeta电位。如图1A和B所示，未添加Fe²⁺的QUE-HA二元复合物具有较大的粒径和较高的PDI，说明该体系呈分散和聚集的混合状态，这与分子...

结论

铁离子可以与槲皮素的酚羟基和透明质素的羧基形成配位键，从而形成更加紧密的交联网络，赋予载体卓越的环境稳定性，并显著提高槲皮素的包封效率、光热稳定性和体外抗氧化活性。此外，这种紧凑的三维网络结构可以实现槲皮素的控释。

CRediT作者贡献声明

蔡玉英：撰写——原始稿件、方法论设计、实验研究、数据整理。 刘庆关：撰写——审稿与编辑、项目监督、经费申请。

Li等人，2024

作者声明他们没有已知的可能影响本论文研究工作的利益冲突或个人关系。

本工作得到了广东省基础与应用基础研究基金会（资助编号：2025A1515110210）和广东海洋大学的科学研究启动资金（资助编号：060302042317）的支持。