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硬脂酸修饰的燕麦多糖自聚集胶束的制备及其特性初探(一)

来源:时间:2025-04-22 02:05:17

一些疏水性活性物質所具有的硬脂燕麦各種藥理作用已被廣泛認可,然而其溶解性及穩定性較低,酸修饰的束限製了其在體內的多糖生物利用率及實際應用。為此,自聚制备研究出簡單易得又對生物體無毒害作用的集胶及疏水性活性物質的載體,成為食品行業亟待解決的特性關鍵性問題。近年來,初探眾多研究表明,硬脂燕麦將疏水性活性物質包埋或接枝於兩親性聚合物中,酸修饰的束可有效增加其溶解性,多糖從而提高其生物利用率。自聚制备天然活性多糖因具有特殊的集胶及結構,極好的特性功能特性,獲得方法簡單,初探易被降解等多項優點,硬脂燕麦成為主要關注對象。如將天然多糖進行疏水化修飾,利用其分子間和分子內疏水基團的相互作用,形成核殼結構的自聚集膠束。疏水藥物或者其它生物活性物質包裹在內核中,親水多糖鏈外殼不僅能提升其溶解性,增加膠束的穩定性,還能適當延長其在體內的循環,增加其吸收利用率。有學者提出,兩親性聚合物進入體內後,可能會與其生命係統呈現出更優的兼容性,與機體內營養元素或者各種酶類物質產生更好的相互作用,提升機體對物質的利用。兩親性多糖可在較低濃度下形成膠束結構,包載疏水性物質通過主動或被動運輸方式,至病變部位,降低藥物對正常組織的毒副作用。葡聚糖作為非離子型多糖的一種,不僅溶於水,還能夠溶於二甲基亞碸(DimethylsulFoxide,DMSO)等有機溶劑中,使其在合成兩親性葡聚糖衍生物時更容易選擇與葡聚糖和疏水分子相容的溶劑。與此同時,所合成的疏水化合物可以成為某些疏水性藥物或活性物質的貯藏庫,防止藥物等過早降解和消除,有效提升這些疏水性活性物質的利用率,使其更好地發揮本身的多項功能。

本文利用硬脂酸對燕麥β-葡聚糖進行疏水化改性,得到兩親性燕麥β-葡聚糖,即燕麥β-葡聚糖硬脂酸酯(Oatβ-glucanstearateester,OGE),探究OGE的基本特性,為其作為疏水性藥物或生物活性物質的載體提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

燕麥β-葡聚糖(80%),張家口一康生物科技有限公司;硬脂酸(分析純),上海國藥集團;N,N’-羰基二咪唑(99%),阿拉丁試劑有限公司;異丙醇(分析純)、無水乙醇(分析純)、無水甲醇(分析純),西隴科學股份有限公司;二甲基亞碸(分析純),天津市大茂化學試劑廠;氘代二甲基亞碸(MethylsulFoxide-d6,DMSO-d6,99.9%)、二甲基亞碸(色譜純)、正庚烷(色譜級)、溴化鉀(光譜純)、甲醇鈉(分析純)、硬脂酸甲酯(≥99%),阿拉丁試劑有限公司;熒光探針芘(≥99%,色譜純),美國Sigma-Aldrich試劑公司;DMEM高糖培養基、胎牛血清(Fatalbovineserun,FBS),索萊寶生物科技有限公司;Cellcountingkit-8(CCK-8試劑盒),日本同仁化學研究所。
6890N型氣相色譜儀(配有FID檢測器和Rev.A.10.02色譜工作站),美國AgilentTechnologies公司;ALPHA1-2冷凍幹燥機,德國MartinChrist公司;NicoletFT-IR5700型傅立葉紅外光譜儀,美國ThermoElectron公司;AL104電子天平,上海梅特勒-托利多儀器公司;旋轉蒸發儀,上海申生科技有限公司;恒溫磁力加熱攪拌器,鞏義市予華儀器有限責任公司;TDL-5型離心沉澱機,上海飛鴿係列離心機廠;QL-861渦旋振蕩器,海門市其林貝爾儀器製造有限公司;Milli-QAcademic超純水係統,Millipore公司;BrukerAV600MHz核磁共振波譜儀,瑞士布魯克公司;場發射掃描電鏡帶能譜儀,日本電子電器公司;生化培養箱,上海森信實驗儀器有限公司;粒度和電位測量儀,英國馬爾文儀器有限公司等;F-700熒光分光光度計,日本日立公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 燕麥β-葡聚糖硬脂酸酯(OGE)的製備

參照祝佩佩等的方法,並稍做修改。稱取不同摩爾質量的硬脂酸於25mLDMSO後,置於70℃恒溫水浴中至完全溶解,加入等量N,N’-羰基二咪唑混勻,70℃條件下反應15h後,獲得硬脂酸酰基咪唑活化液。稱取1g燕麥β-葡聚糖,完全溶解於20mLDMSO中,分別加入不同體積、不同濃度的硬脂酸酰基咪唑活化液,70℃、300r/min反應不同時間。待反應液完全冷卻後,加入2倍體積的異丙醇醇沉10h,抽濾獲得沉澱物質。將獲得的沉澱物質完全溶解於80mL超純水中,通過旋轉蒸發儀減壓蒸餾除去有機成分,將產物置於透析袋中,依次用自來水、蒸餾水和超純水各透析24h,冷凍幹燥後備用。

1.2.2 OGE取代度的測定

1.2.2.1 標準曲線的繪製

本試驗采用的脂肪酸甲酯的氣相色譜條件參考楊瀅等建立並驗證的方法。準確稱取一定量的硬脂酸甲酯標品溶解於正庚烷中,分別配製成質量濃度為3.20,1.60,0.80,0.40,0.20,0.10,0.05mg/mL的樣液,利用氣相色譜儀進樣測定。記錄出峰時間和峰麵積,以出峰麵積為縱坐標,硬脂酸甲酯的質量濃度(mg/mL)為橫坐標繪製硬脂酸甲酯的標準曲線。
色譜條件:CP-Sil88型毛細管柱(100m×0.25mm×0.39mm,0.20μm,VarianInc,USA),FID檢測器,檢測器溫度250℃,進樣口溫度250℃。

1.2.2.2 樣品的取代度測定

取代度測定參照陳芳的研究方法,稱取一定量的OGE於具塞試管中,加入0.50mLDMSO後使其完全溶解,加入1mL4mg/mL現配的甲醇鈉甲醇溶液,置於80℃恒溫水浴鍋中密閉加熱1h,取出反應液。待反應液完全冷卻後加入1mL正庚烷和1mL飽和氯化鈉溶液,靜置分層。取上層清液過0.22μm膜,利用氣相色譜儀測定樣品中硬脂酸甲酯的含量,進而計算出樣品的取代度。取代度(DS)按公式(1)計算。

式中,A—酰基含量(%);M—酰基的分子質量。

1.2.3 單因素試驗設計

1.2.3.1 硬脂酸酰基咪唑活化液添加量對取代度的影響

在硬脂酸活化液的添加量分別為2.50,3.50,4.50,5.50,6.50mL時,固定條件:反應溫度70℃,反應時間4.0h。

1.2.3.2 反應溫度對取代度的影響

在反應溫度分別為70,80,90,100℃時,固定條件:硬脂酸活化液添加量4.50mL,反應時間4h。

1.2.3.3 反應時間對取代度的影響

在反應時間分別為3.0,3.5,4.0,4.5,5.0h時,固定條件:硬脂酸活化液添加量4.50mL,反應溫度70℃。

1.2.4 正交試驗設計

在上述單因素試驗的基礎上,采用3因素3水平設計正交試驗,以取代度的高低為基準探究OGE的最佳製備條件。前期單因素試驗結果作為參考,硬脂酸活化液添加量(A)選取4.50,5.50,6.50mL;反應溫度(B)選擇70,80,90℃;反應時間(C)選擇4.0,4.5,5.0h,探討正交設計下各試驗取代度的值,確定OGE的最佳製備條件。

1.2.5 OGE的物理特性表征

1.2.5.1 掃描電鏡外觀形態分析

取少量凍幹樣品於樣品台上,置於離子濺射儀中鍍一層導電金膜,利用掃描電鏡觀察OGE的外觀形態,與燕麥β-葡聚糖的電鏡圖對比,在合適倍數下拍照記錄。

1.2.5.2 粒徑大小分析

稱取不同取代度的OGE1.80mg於3mL超純水中,加熱至沸使其完全溶解,冷卻至室溫並補齊溶液至3mL,室溫下攪拌36h,得到OGE的自聚集溶液。將製備好的自聚集溶液在5600×g下離心10min,取上層加入比色杯中,大約裝至比色杯的1/3處,置於粒度儀中測定其粒徑大小及PDI值。每個樣品重複測定3次,並記錄其平均值。

1.2.5.3 傅裏葉紅外光譜圖分析

稱取少量的樣品於真空幹燥機中幹燥24h。將幹燥好的樣品與光譜級溴化鉀以1∶100的比例混合,充分研磨,利用壓片法測其紅外光譜圖。同時測定未經改性的燕麥β-葡聚糖的紅外光譜圖,進行對比,得出新出現的峰,並分析其所對應的官能團。

1.2.5.4 氫核磁共振譜圖分析

將少量樣品完全溶解於0.60mL的DMSO-d6中,通過一維氫譜圖表征,與原燕麥β-葡聚糖的氫譜圖進行對比,分析出由於改性而產生的化學位移,從而確定是否改性成功。

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