楊澤川，李　帆，黃慶榮，張　國(guó)，石彤非

( 1.吉林大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，長(zhǎng)春130012;2.中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所，高分子物理與化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)春130022; 3.Department of Food Science，Rutgers University，New Jersey 08901，USA)

?

氨基酸功能化的果膠/姜黃素膠體粒子的合成與性質(zhì)

楊澤川1，2，李帆2，黃慶榮3，張國(guó)1，石彤非2

( 1.吉林大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，長(zhǎng)春130012;
2.中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所，高分子物理與化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)春130022; 3.Department of Food Science，Rutgers University，New Jersey 08901，USA)

摘要通過(guò)酯化反應(yīng)合成了新型的氨基酸功能化的果膠衍生物，通過(guò)紅外光譜( FTIR)和元素分析確認(rèn)了果膠衍生物的化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)，用動(dòng)態(tài)光散射( DLS)和透射電子顯微鏡( TEM)表征了果膠衍生物膠體的形貌和尺寸.結(jié)果表明，果膠衍生物膠體呈現(xiàn)不規(guī)則的球狀結(jié)構(gòu)，粒度分布較均一，平均粒徑200 nm.用紫外-可見(jiàn)( UV-Vis)光譜測(cè)試了果膠衍生物膠體對(duì)姜黃素的包裹和控制釋放，結(jié)果表明，姜黃素能夠有效被果膠衍生物膠束包裹.體外細(xì)胞毒理實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，果膠衍生物膠體載體能顯著提高姜黃素對(duì)HepG2細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制作用.

關(guān)鍵詞pH響應(yīng);膠體粒子;藥物輸運(yùn);腫瘤抑制;氨基酸功能化;果膠衍生物;姜黃素

維生素［1］、益生菌［2］和生物活性肽［3］等食源性功能因子有助于身體健康及疾病治療.姜黃素是從姜科植物姜黃根莖中提取的一種植物多酚，具有抗腫瘤、抗炎癥、抗菌、抗人體免疫缺陷病毒( HIV)及降血脂等藥理活性［4～7］.姜黃素在水中的溶解性較差，生物利用率低，理化及生物穩(wěn)定性差(如易被氧化、光降解、在堿性pH下不穩(wěn)定以及易被酶降解)，很難應(yīng)用于臨床［8］.借助合成的納米載體［9，10］對(duì)姜黃素進(jìn)行包裹可提升姜黃素的溶解性及穩(wěn)定性，通過(guò)偶聯(lián)生物活性小分子可實(shí)現(xiàn)載體的靶向輸運(yùn)，提高了姜黃素的生物利用率.目前已報(bào)道的納米載體多數(shù)是人工合成的兩親性聚合物，具有環(huán)境響應(yīng)性的食源性納米載體尚少報(bào)道.

果膠是一種源自水果和蔬菜的具有生物活性的天然多糖［11］，由于其具有無(wú)毒、生物可降解、來(lái)源廣泛及成本低等優(yōu)點(diǎn)，作為微球、微膠囊的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于緩控釋制劑及藥物輸運(yùn)體系中［12～14］.果膠在水溶液中以高度溶脹的水凝膠形式存在，在生理環(huán)境下果膠的控釋效果通常不理想.因此，可設(shè)想通過(guò)適當(dāng)?shù)墓δ芑揎梺?lái)獲得果膠的環(huán)境響應(yīng)性質(zhì)，并使得果膠能夠在水溶液中形成納米尺度的膠體用于包裹天然的活性因子.

本文通過(guò)簡(jiǎn)單的酯化反應(yīng)，將pH響應(yīng)型的氨基酸衍生物Boc-組氨酸修飾到天然果膠分子上，制得pH響應(yīng)型果膠衍生物，這種新型的果膠衍生物能夠在水溶液中形成納米尺度的膠體粒子，并將姜黃素負(fù)載到果膠衍生物上，制得了果膠衍生物-姜黃素納米膠體粒子.通過(guò)紫外-可見(jiàn)( UV-Vis)光譜、動(dòng)態(tài)光散射( DLS)和透射電子顯微鏡( TEM)等表征了果膠衍生物膠體粒子的理化性質(zhì)，探索了果膠衍生物-姜黃素膠體粒子的形貌結(jié)構(gòu)、載藥率和不同pH環(huán)境下的體外藥物釋放特性，對(duì)載有姜黃素的果膠衍生物納米粒子在HepG2細(xì)胞中的攝取及細(xì)胞毒性進(jìn)行了初步評(píng)價(jià).

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑與儀器

果膠(源自橘皮)、無(wú)水甲酰胺、Boc-組氨酸( Boc-histidine)、無(wú)水二甲基亞砜( DMSO)、無(wú)水二甲基甲酰胺( DMF)、1，1'-羰基二咪唑( CDI)、4-吡咯烷基吡啶( PYP)、姜黃素、Dulbecco’s modified eagle medium( DMEM)培養(yǎng)基和Cell Counting Kit-8( CCK-8)試劑和胎牛血清( FBS)，Sigma-Aldrich公司; 2，2'-聯(lián)吡啶和N-甲基吡咯烷酮( NMP)，分析純，國(guó)藥化學(xué)試劑集團(tuán);異丙醇、二氯甲烷和丙酮，分析純，北京化工廠;再生纖維素透析膜(截留分子量為3500和5000)，進(jìn)口分裝.

Bruker AV400型400 MHz核磁共振譜( NMR)儀，DMSO-d6為溶劑;美國(guó)Nicolet公司Nicolet Nexus 470傅里葉紅外光譜( FTIR)儀，無(wú)水KBr壓片;德國(guó)Elementar公司VarioEL元素分析( EA)儀;日本JEOL的JEM-2010型透射電子顯微鏡( TEM) ;北京普析通用公司TU-1901型紫外-可見(jiàn)( UV-Vis)分光光度計(jì); ALV 5000型激光光散射儀，德國(guó)ALV/Laser vertriebsgesellschaft m.b.H公司.

1.2 Boc-組氨酸-果膠( His-Pectin)膠體粒子的合成

合成路線如Scheme 1所示.將0. 744 g( 3. 9 mmol)果膠加入到15 mL無(wú)水DMSO中溶解12 h得到果膠溶液;將1. 0 g( 3. 9 mmol) Boc-組氨酸溶于5 mL DMSO和5 mL DMF的混合溶劑中反復(fù)“冷凍-抽真空-解凍”3次后加入0. 572 g( 3. 5 mmol) CDI，于30℃攪拌反應(yīng)3 h，活化Boc-組氨酸，加入果膠溶液，加入PYP( 0. 052 g，0. 35 mmol)，在室溫條件下避光反應(yīng)24 h后終止反應(yīng)，用二氯甲烷與異丙醇(體積比為2∶1)沉淀，沉淀物真空干燥后重新溶于20 mL去離子水中，在超純水中透析24 h(透析膜的截留分子量為5000)，除去未反應(yīng)的小分子雜質(zhì)后凍干，得到His-Pectin膠體粒子1. 21 g，產(chǎn)率為70%.其中，Boc-組氨酸與果膠分子上糖單元的摩爾比M( Boc-組氨酸)∶M(果膠糖單元) = 1∶1.將Boc-組氨酸的用量改為0. 5 g( 1. 95 mmol)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，得到的His-Pectin膠體粒子標(biāo)記為His0. 5-Pectin，作為對(duì)照.

Scheme 1　Synthetic routes of His-Pectin colloidal particles

1.3 His-Pectin膠體粒子對(duì)姜黃素溶解度的影響

取3支5 mL離心管( a～c)，分別加入2 mL去離子水，在a離心管中加入1 mg His-Pectin膠體粒子，在b離心管中加入1 mg姜黃素，在c離心管中加入1 mg His-Pectin膠體粒子及1 mg姜黃素，振蕩1 h后靜置10 min，然后檢測(cè)樣品的吸光度.

1.4姜黃素載藥膠束的制備及表征

將姜黃素溶于丙酮(濃度為20 mg/mL)中，His-Pectin溶于去離子水(濃度為10 mg/mL)中，在冰水浴及高速攪拌下，將姜黃素溶液緩慢滴加至His-Pectin溶液中，使姜黃素與His-Pectin的質(zhì)量比分別為1∶20，1∶10，1∶5，攪拌1 h使姜黃素充分包裹到樣品膠束中，然后在4～8℃的去離子水中透析24 h(每6 h換一次水，透析袋的截留分子量為3500).透析結(jié)束后，在3000 r/min條件下(離心力為860g)離心10 min，凍干保存.

用透射電子顯微鏡( TEM)觀察納米膠束的形貌;采用激光粒度儀測(cè)定載藥膠束和空白膠束的粒徑及粒徑分布.

1.5姜黃素/His-Pectin膠體粒子的體外釋放

配制4 μg/mL的姜黃素甲酰胺溶液和1 mg/mL的His-Pectin甲酰胺溶液，用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)掃描，確定最佳吸收波長(zhǎng).配制濃度分別為10～50 μg/mL的姜黃素溶液，紫外測(cè)定吸收值(波長(zhǎng)425 nm)，以濃度為橫坐標(biāo)，吸收值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線.

稱(chēng)取一定量的姜黃素/His-Pectin膠體粒子，測(cè)定其在425 nm處的吸光度值，對(duì)照姜黃素標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算姜黃素/His-Pectin膠體粒子的包埋率( LE)和載藥率( LC) :

LE=( mCurcumin/mp)×100%，LC=( mCurcumin/md)×100%

式中: mCurcumin為膠體粒子中姜黃素的質(zhì)量，mp為投藥的質(zhì)量，md為二者的總質(zhì)量.

將1. 0 mL包裹姜黃素的His-Pectin溶液加入透析袋中，分別置于20 mL不同pH( 7. 4，5. 6，4. 0)值的磷酸鹽緩沖溶液( PBS，0. 1 mol/L)中，于37℃恒溫振蕩( 100 r/min)，間隔一定時(shí)間取樣1 mL，并補(bǔ)充l mL新鮮PBS溶液.由紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)檢測(cè)每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的釋放介質(zhì)的吸光度，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算姜黃素的累積釋放百分比，每組3個(gè)平行樣，取平均值.

1.6 His-Pectin膠體粒子的體外細(xì)胞毒理實(shí)驗(yàn)

取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的HepG2細(xì)胞，用胰酶消化，終止后離心收集，制成細(xì)胞懸液，調(diào)整細(xì)胞濃度，接種于96板上，l00 μL/孔，每孔細(xì)胞數(shù)約為1. 8×104個(gè).置于37℃，5%(體積分?jǐn)?shù)) CO2培養(yǎng)箱中孵育24 h后，于倒置顯微鏡下觀察，可見(jiàn)細(xì)胞貼壁生長(zhǎng).每組分別加入不同濃度的His-Pectin膠體粒子溶液，在37℃，5% CO2，飽和濕度條件下繼續(xù)孵育培養(yǎng)24 h;每孔加入10 μL CCK-8試劑，放置2 h后，測(cè)定96孔板在450 nm波長(zhǎng)的吸光度值(由PERLON GDNM-9602型酶標(biāo)儀測(cè)定).

1.7體外腫瘤細(xì)胞活性實(shí)驗(yàn)

姜黃素、His-Pectin膠體粒子及姜黃素/His-Pectin膠體粒子對(duì)腫瘤細(xì)胞的毒性測(cè)試由CCK-8試劑在HepG2細(xì)胞系中進(jìn)行.HepG2細(xì)胞的培養(yǎng)條件如下:培養(yǎng)液用含有10%(體積分?jǐn)?shù))的胎牛血清( FBS)的DMEM培養(yǎng)，在5%CO2和95%相對(duì)濕度下進(jìn)行.HepG2細(xì)胞以約10000 Cell/孔的密度接種在96孔板中，在100 μL的培養(yǎng)質(zhì)中生長(zhǎng)24 h，移除多孔板中的培養(yǎng)介質(zhì)，分別加入含有不同濃度姜黃素及載有姜黃素/His-Pectin膠體粒子的DMEM培養(yǎng)液，繼續(xù)培養(yǎng)24 h;培養(yǎng)板每孔加入10 μL CCK-8溶液，放置2 h后，測(cè)試96孔板在450 nm波長(zhǎng)的吸光度值.細(xì)胞的存活率( Cell viability)由下式計(jì)算:

式中: Atest代表姜黃素、His-Pectin膠體粒子以及載有姜黃素/His-Pectin膠體粒子在450 nm處的吸光度數(shù)值，Acontrol代表空白孔在450 nm處的吸光度數(shù)值，取4組實(shí)驗(yàn)的平均值.上述細(xì)胞毒性測(cè)試中所使用溶液與試劑均通過(guò)孔徑為0. 22 μm的過(guò)濾頭(美國(guó)PALL公司)進(jìn)行滅菌處理.

2　結(jié)果與討論

2.1載體His-Pectin的合成與表征

以天然果膠為骨架，以低毒的DMSO和甲酰胺為溶劑，采用簡(jiǎn)單的酯化反應(yīng)將氨基酸接枝到果膠骨架上，形成了一種兩親性的果膠衍生物His-Pectin.以1，1'-羰基二咪唑( CDI)為酯化反應(yīng)試劑是由于CDI及其反應(yīng)副產(chǎn)物無(wú)毒，反應(yīng)中所產(chǎn)生的咪唑和二氧化碳能夠很容易從產(chǎn)物中分離出去，此外，采用CDI試劑能夠避免DMSO作為反應(yīng)溶液時(shí)經(jīng)常會(huì)發(fā)生的氧化、降解及其它副反應(yīng)，如Moffatt反應(yīng)等［15］，其合成過(guò)程如Scheme 1所示.

圖1給出未修飾的果膠分子( a)和His-Pectin膠體粒子( b)的紅外光譜.3419 cm－1處為His-Pectin膠體粒子上的—OH與雜環(huán)上—NH的共同吸收峰;在1750 cm－1處，果膠分子和His-Pectin膠體粒子均出現(xiàn)了歸屬于酯基的CO伸縮振動(dòng)峰，并且His-Pectin膠體粒子的吸收峰明顯增強(qiáng)，表明除了果膠分子骨架上原有的酯基外，Boc-組氨酸通過(guò)酯化反應(yīng)接枝到果膠骨架上，形成了新的酯鍵，使CO基團(tuán)的吸收峰增強(qiáng);在圖1譜線b中，在1510 cm－1處出現(xiàn)歸屬于Boc-組氨酸的—NH吸收峰，在1253 cm－1處出現(xiàn)酰胺吸收峰，進(jìn)一步證實(shí)了His-Pectin中存在Boc-組氨酸基團(tuán).

Fig.1　FTIR spectra of Pectin( a) and

通過(guò)元素分析測(cè)定樣品的取代度( DS)，通過(guò)樣品中的含氮量計(jì)算出樣品中組氨酸的含量，進(jìn)而得出取代度.結(jié)果列于表1.

Table 1　Characterization of Pectin and His-Pectin byH eliesm-Peencttainl( a bn)alyses

2.2濁度測(cè)試

從圖2可以看出，當(dāng)pH在3～10之間時(shí)，果膠為透明的水凝膠狀，其濁度不隨pH值變化而變化，而His-Pectin表現(xiàn)出典型的兩性弱聚電解質(zhì)性質(zhì).His-Pectin膠體粒子上既存在果膠分子的半乳糖醛酸基團(tuán)，又含有Boc-組氨酸的咪唑基團(tuán).一方面，His-Pectin膠體粒子所含的半乳糖醛酸pKa值約為3. 5［16］.pH值高于3. 5時(shí)，His-Pectin膠體粒子上的半乳糖醛酸脫去質(zhì)子，使His-Pectin分子帶負(fù)電荷;另一方面，His-Pectin膠體粒子所含的Boc-組氨酸pKa約為7，在酸性條件下，所含的咪唑基團(tuán)吸收質(zhì)子，使His-Pectin分子帶正電.Zeta電位結(jié)果顯示，His-Pectin的等電點(diǎn)約為4.由圖2可見(jiàn)，pH在3～5之間時(shí)，濁度明顯升高，水凝膠呈不透明狀，等電點(diǎn)處pH=4出現(xiàn)濁度極大值，這主要?dú)w因于His-Pectin的咪唑基團(tuán)和羧基之間的靜電吸引力.在等電區(qū)間以外，隨著咪唑基的質(zhì)子化和羧基的去離子化程度增高，His-Pectin在水溶液中的溶解性增大，呈現(xiàn)出濁度降低.

Fig.2　Effect of pH on the solubility of Pectin( a) and His-Pectin colloidal particles ( b ) in water( 3 mg/mL)

Fig.3　UV-Vis spectra of His-Pectin( a)，Curcumin ( b )　and　mixture of His-Pectin　and Curcumin( c)

2.3 His-Pectin膠體粒子對(duì)姜黃素溶解度的影響

圖3譜線a為His-Pectin膠體粒子的紫外-可見(jiàn)光譜，在425 nm處未出現(xiàn)特征峰;圖3譜線b為姜黃素的紫外-可見(jiàn)光譜，在425 nm處出現(xiàn)1個(gè)很小的吸收峰;圖3譜線c為His-Pectin膠體粒子與姜黃素通過(guò)簡(jiǎn)單共混所得混合溶液的紫外-可見(jiàn)光譜，425 nm處的吸收峰值約為0. 62，遠(yuǎn)大于姜黃素，說(shuō)明姜黃素的溶解性明顯增加，進(jìn)而證實(shí)了His-Pectin膠體粒子可以提高姜黃素的溶解度.

2.4 His-Pectin膠體粒子及姜黃素/His-Pectin膠體粒子的形貌與尺寸

由圖4可以看出，His-Pectin膠束呈近似于球狀形貌，粒徑約為100 nm.包裹姜黃素的His-Pectin膠體粒子同樣具有球狀形貌.當(dāng)m( Curcumin)∶m( His-Pectin)為1∶20時(shí)，包裹藥物的粒子尺寸約為80 nm，隨著姜黃素含量的增加，包裹藥物的粒子尺寸逐漸增大，當(dāng)m( Curcumin)∶m( His-Pectin)為1∶5時(shí)，粒子尺寸達(dá)到200 nm左右.

Fig.4　TEM images of His-Pectin( A) and Curcumin/His-Pectin colloidal particles( B—D)m( Curcumin)∶m( His-Pectin) : ( B) 1∶20; ( C) 1∶10; ( D) 1∶5.

DLS結(jié)果表明(表2)，在37℃條件下，His0. 5-Pectin膠體粒子的尺寸為285 nm，包裹藥物后，當(dāng)m( Curcumin)∶m( His0. 5-Pectin)為1∶20時(shí)，姜黃素/His0. 5-Pectin膠體粒子尺寸減小到218 nm; His-Pectin膠體粒子的尺寸為131 nm，當(dāng)m( Curcumin)∶m( His-Pectin)為1∶20時(shí)，姜黃素/His-Pectin膠體粒子尺寸減小到115 nm.包裹姜黃素的His-Pectin膠體粒子尺寸偏小，這可能是由于包裹藥物后，姜黃素的疏水作用使膠體粒子變得更緊密［17］.隨著姜黃素含量的增大，姜黃素/His-Pectin膠體粒子的尺寸也逐漸增大，當(dāng)m( Curcumin)∶m( His-Pectin)為1∶5時(shí)，姜黃素/His-Pectin膠體粒子的尺寸達(dá)到233 nm.以上結(jié)果表明，His-Pectin是一個(gè)包裹姜黃素的良好載體，而且包裹藥物后載藥膠體粒子的尺寸也比較小，在生物醫(yī)用領(lǐng)域有很廣泛的潛在應(yīng)用價(jià)值.

Table 2　Characterization of the size and distribution of the colloidal particles at 37℃( n=3)

2.5姜黃素/His-Pectin載藥膠束的包埋率和載藥率

采用紫外-可見(jiàn)分光光度法測(cè)定組氨酸含量不同的His0. 5-Pectin與His-Pectin載藥膠體粒子中姜黃素的含量，并計(jì)算姜黃素的包埋率與載藥率.姜黃素濃度( X)與吸光度值( Y)呈良好的線性關(guān)系，線性方程為Y=－0. 05501+0. 12349X，R = 0. 9965.將姜黃素/His-Pectin載藥膠束分散于甲酰胺溶液中，高速攪拌破壞膠體粒子以確保膠體粒子中包載的姜黃素完全釋放出來(lái)，通過(guò)線性方程計(jì)算姜黃素/ His-Pectin載藥膠體粒子的包埋率和載藥率，結(jié)果列于表3.由表3所可見(jiàn)，隨著組氨酸修飾度的增加，His-Pectin的載藥率和包埋率明顯增加，這歸功于組氨酸能夠增強(qiáng)果膠衍生物的疏水性，從而有利于疏水藥物的包裹.而隨著姜黃素含量的增加，His-Pectin膠體粒子的包埋率明顯下降，載藥率明顯提高，這是由于制備過(guò)程中，過(guò)量的姜黃素使載體對(duì)藥物的承載能力達(dá)到了一定程度的飽和，多余的姜黃素在水溶液中形成沉淀，從而使姜黃素包埋率有所下降.

Table 3　LE and LC of Curcumin/His-Pectin colloidal particles

用透析的方法研究了37℃時(shí)，在不同pH值環(huán)境下，姜黃素/His-Pectin［m ( Curcumin)∶m( His-Pectin) = 1∶20］膠體粒子中姜黃素的擴(kuò)散釋放行為.圖5給出姜黃素體外釋放的動(dòng)力學(xué)曲線.從圖5可以看出，當(dāng)pH=7. 4時(shí)，在最初5 h內(nèi)，藥物釋放曲線基本呈線性，His-Pectin在10 h之內(nèi)將姜黃素基本釋放完畢.隨著pH值的降低，控釋的釋放速率明顯減慢，將pH值調(diào)整為4后，藥物的釋放程度進(jìn)一步減小，這可能由于此時(shí)His-Pectin的溶解性較差，由于His-Pectin和疏水的姜黃素之間存在疏水締合作用，使姜黃素由載體向水溶液中的擴(kuò)散變慢.

2.6 His-Pectin膠體粒子的細(xì)胞毒性

Fig.5　The in vitro Curcumin release profiles for Curcumin/His-Pectin［m ( Curcumin)∶m( His-Pectin) = 1∶20］colloidal particles with different pH value

Fig.6　Cytotoxicity of His-Pectin colloidal particles in HepG2 cellsMean±standard derivation( n=4).

His-Pectin膠體粒子由果膠和組氨酸衍生物構(gòu)成，HepG2細(xì)胞在與不同濃度的His-Pectin膠體粒子共孵育24 h后，HepG2細(xì)胞存活率如圖6所示.可見(jiàn)，在50 μg/mL濃度下，經(jīng)His-Pectin處理的細(xì)胞存活率基本超過(guò)了100%，將His-Pectin的濃度增大到800 μg/mL未見(jiàn)細(xì)胞毒性明顯增加，細(xì)胞的存活率仍然大于94%.以上數(shù)據(jù)說(shuō)明，His-Pectin具有很低的細(xì)胞毒性.

Fig.7　Effect of Curcumin/His-Pectin　colloidal particles( a)，Curcumin( b) and His-Pectin ( c) on growth inhibition in HepG2 cell

2.7抗腫瘤活性

為了研究His-Pectin膠體粒子作為載體包裹姜黃素的抗腫瘤活性，用CCK-8試劑測(cè)試了載有姜黃素的His-Pectin膠體粒子對(duì)HepG2細(xì)胞的增值效果，并以姜黃素及His-Pectin空載體作為對(duì)照.由圖7可見(jiàn)，His-Pectin載體本身對(duì)于HepG2細(xì)胞的生長(zhǎng)增值沒(méi)有影響.對(duì)于姜黃素，IC50(使50%的細(xì)胞死亡所需樣品的濃度)值約為15 μg/mL，而對(duì)于載有姜黃素的His-Pectin膠體粒子，IC50值約為11. 5 μg/mL，姜黃素經(jīng)His-Pectin載體包裹后明顯增強(qiáng)了其對(duì)HepG2細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制作用.

3　結(jié)　論

本文將Boc-組氨酸修飾到天然果膠骨架上，制備出在水溶液中具有pH響應(yīng)性的納米膠體，并將其作為輸運(yùn)載體對(duì)姜黃素進(jìn)行包裹及控釋.研究結(jié)果表明，His-Pectin膠體粒子包裹姜黃素，能夠獲得平均粒徑為200 nm左右的載藥膠體.通過(guò)細(xì)胞毒理測(cè)試，His-Pectin膠體粒子的濃度在800 μg/mL以下未見(jiàn)明顯的細(xì)胞毒性，表明His-Pectin膠體粒子作為姜黃素載體是可行的.體外釋放及抗腫瘤實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，姜黃素/His-Pectin膠體粒子在不同pH值條件下，藥物的釋放動(dòng)力學(xué)性質(zhì)存在明顯差異，在酸性環(huán)境下藥物釋放速率明顯變緩.體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，His-Pectin膠體粒子載體能夠明顯提高姜黃素對(duì)HepG2細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制作用.綜上，這種氨基酸修飾的天然果膠膠體粒子體系可望作為一種新型的pH可控釋放姜黃素的理想載體，在生物醫(yī)藥領(lǐng)域中獲得應(yīng)用.

參考文獻(xiàn)

［1］Omenn G.S.，Goodman G.E.，Thornquist M.D.，Balmes J.，Cullen M.R.，Glass A.，New England Journal of Medicine，1996，334，1150—1155

［2］Madsen K.，Cornish A.，Soper P.，Kaigney C.M.，Jijon H.，Yachimec C.，Doyle J.，Jewell L.，Simone C.D.，Gastroenterology，2001，121( 3)，580—591

［3］Clare D.A.，Swaisgood H.E.，Journal of Dairy Science，2000，83( 6)，1187—1195

［4］Anand P.，Kunnumakkara A.B.，Newman R.A.，Aggarwal B.B.，Molecular Pharmaceutics，2007，4( 6)，807—818

［5］Ruby A.J.，Kuttan G.，Babu K.D.，Rajasekharan K.N.，Kuttan R.，Cancer Lett.，1995，94，79—83

［6］Lantz R.C.，Chen G.J.，Solyom A.M.，Jolad S.D.，Timmermann B.N.，Phytomedicine，2005，12，445—452

［7］Aggarwal B.B.，Kumar A.，Bharti A.C.，Anticancer Res.，2003，23，363—398

［8］Anand P.，Thomas S.G.，Kunnumakkara A.B.，Sundaram C.，Harikumar K.B.，Sung B.，Tharakan S.T.，Misra K.，Priyadarsini I.K.，Rajasekharan K.N.，Aggarwal B.B.，Biochem.Pharmacol.，2008，76，1590—1611

［9］Anand P.，Nair H.B.，Sung B.K.，Kunnumakkara A.B.，Yadav V.R.，Tekmal R.R.，Aggarwal B.B.，Biochem.Pharmacol.，2010，79，330—338

［10］Bisht S.，F(xiàn)eldmann G.，Soni S.，Ravi R.，Karikar C.，Maitra A.，Journal of Nanobiotechnology，2007，5( 3)，1—18

［11］Liu L.，F(xiàn)ishman M.L.，Kost J.，Hicks K.B.，Biomaterials，2003，24，3333—3343

［12］Marreto R.N.，Ramos M.F.S.，Silva E.J.，F(xiàn)reitas O.D.，F(xiàn)reitas L.A.P.D.，AAPS Pharm.Sci.Tech.，2013，14( 3)，1227—1235

［13］Jantrawut P.，Assifaouib A.，Chambin O.，Carbohydrate Polymers，2013，97( 2)，335—342

［14］Puga A.M.，Lima A.C.，Mano J.F.，Concheiro A.，Lorenzo C.A.，Carbohydrate Polymers，2013，98( 1)，331—340

［15］Heinze T.，Liebert T.，Heublein B.，Hornig S.，Adv.Polym.Sci.，2006，205，199—291

［16］Vandamme T.F.，Lenourry A.，Charrueau C.，Chaumeil J.C.，Carbohydrate Polymers，2002，48( 3)，219—231

［17］Stigliano C.，Key J.，Ramirez M.，Aryal S.，Decuzz P.，Advanced Functional Materials，2015，25( 22)，3371—3379

Synthesis and Properties of the Amino Acid Functionalized Curcumin/His-Pectin Colloidal Particles?

YANG Zechuan1，2，LI Fan2，HUANG Qingrong3，ZHANG Guo1*，SHI Tongfei2*
( 1.Institute of Materials Science and Engineering，Jilin University，Changchun 130012，China; 2.State Key Laboratory of Polymer Physics and Chemistry，Changchun Institute of Applied Chemistry，Chinese Academy of Sciences，Changchun 130022，China; 3.Department of Food Science，Rutgers University，New Jersey 08901，USA)

AbstractNew pH-responsive pectin derivatives were designed and synthesized by esterification.The architectures of the polymers were confirmed by Fourier transform infrared( FTIR) spectrophoto meter and Elemental analyses( EA).The prepared micelles properties were determined by UV-Vis spectra and transmission electron microscope( TEM).The cytotoxicity of Curcumin/His-Pectin colloidal particles was assessed using the cell counting kit-8 assay.The His-Pectin colloidal particles exhibited an irregular spherical shape from TEM photographs.Moreover，curcumin can be efficiently encapsulated in His-Pectin colloidal particles.The mean diameter of the curcumin colloidal particles was about 200 nm with narrow size distribution.The cytotoxic assays of Curcumin/His-Pectin colloidal particles demonstrated high inhibitory effect on HepG2 cell growth compared to the free curcumin.It was concluded that His-Pectin colloidal particles can efficiently encapsulate curcumin in vitro and promote the inhibition of HepG2 cell growth in vitro.

Keywords pH-Responsive; Colloidal particles; Drug delivery; Growth inhibition of tumor cells; Amino acid functionalized; Pectin derivatives; Curcumin

( Ed.: W，Z)

?Supported by the National Natural Science Foundation of China( No.21174146).

基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào): 21174146)資助.

收稿日期:2015-07-27.網(wǎng)絡(luò)出版日期: 2016-01-06.

doi:10.7503/cjcu20150591

中圖分類(lèi)號(hào)O636.1+3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

聯(lián)系人簡(jiǎn)介:張國(guó)，男，博士，教授，主要從事遇水膨脹及半導(dǎo)高分子智能材料研究.E-mail: guozhang@ jlu.edu.cn石彤非，男，博士，研究員，主要從事合成高分子與生物大分子相行為及相轉(zhuǎn)變研究.E-mail: tfshi@ ciac.jl.cn