許丁予，焦思宇，姚先超，劉 鑫，陳麗芬，林日輝*

（廣西民族大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣西多糖材料與改性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，林產(chǎn)化學(xué)與工程國家民委重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西林產(chǎn)化學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/協(xié)同創(chuàng)新中心，廣西 南寧 530006）

姜黃素來源于一些姜科、天南星科植物，其本身具有良好的緩解炎癥和抗腫瘤等特性[1]。早在1870年，姜黃素從姜黃（Curcuma longaL.）中首次分離出來[2]。姜黃素為橙黃色結(jié)晶粉末，味苦，水溶性較差，溶于乙醇。齊莉莉等[3]研究表明，姜黃素單體在pH 2～4的酸性環(huán)境下不穩(wěn)定，而口服姜黃素是常見的用藥方式之一，這導(dǎo)致姜黃素在腸胃內(nèi)吸收利用的效率受限于其自身的穩(wěn)定性。因此需要制備新型藥物載體提高藥物的利用率。目前負(fù)載姜黃素的新型載體主要有蛋白質(zhì)或者低聚糖復(fù)合納米顆粒、脂質(zhì)體和水凝膠等材料，受限于原材料的反應(yīng)位點(diǎn)，其制備過程較為繁瑣。

殼聚糖是一種來源于海洋的天然生物多糖[4]，它是甲殼素脫乙酰化后的產(chǎn)物。殼聚糖自身安全無毒，具有良好的生物降解性、生物相容性。同時(shí)還有抑菌、抗癌、降脂、增強(qiáng)免疫等多種生理功能，廣泛應(yīng)用于食品添加劑[5]、人造組織材料[6]、藥物緩釋材料[7]、基因轉(zhuǎn)導(dǎo)載體[8]以及藥物開發(fā)等各種領(lǐng)域。關(guān)于殼聚糖的研究多種多樣，其中將殼聚糖作為基質(zhì)制備藥物載體一直以來都是研究熱點(diǎn)。例如，Shen等[9]設(shè)計(jì)了一種三聚磷酸鹽-殼聚糖交聯(lián)四環(huán)素海綿，用于四環(huán)素的緩釋；Alagha等[10]開發(fā)了多孔黏膜黏附生物海綿作為釋放地塞米松的載體，用于治療口腔黏膜炎。

由于殼聚糖自身的胺基基團(tuán)較為活潑，在酸性條件下殼聚糖胺基發(fā)生質(zhì)子化，從而攜帶正電荷，再利用三聚磷酸鹽的靜電交聯(lián)作用制備得到輕質(zhì)氣凝膠。但殼聚糖氣凝膠表面光滑，容易破碎，親水性強(qiáng)[11]。因此為了開發(fā)一種安全的脂溶性藥物載體，對(duì)殼聚糖氣凝膠進(jìn)行疏水改性。在現(xiàn)有的氣凝膠疏水改性研究中，Ganonyan等[12]采用三甲基氯硅烷作為交聯(lián)改性劑，使氣凝膠具備了超疏水性能，表面水滴接觸角測試達(dá)到150°。但多數(shù)研究所采用的交聯(lián)改性劑大多為有毒的有機(jī)試劑，不利于作為藥物載體。因此本研究從食品添加劑中得到了啟發(fā)，使用甜瓜醛作為交聯(lián)改性劑。

甜瓜醛作為一種常見的食品用香料，常溫下呈無色透明液體，能提供一種強(qiáng)烈的綠色甜瓜和黃瓜香氣，可添加于任何類型的香精配方中。因?yàn)槠渚邆滏準(zhǔn)降姆肿咏Y(jié)構(gòu)，同時(shí)分子末端還存在一碳碳雙鍵。若在殼聚糖分子間插入，不僅利于交聯(lián)反應(yīng)[13]，而且還能接枝額外基團(tuán)，以改善其理化性能。

本研究以殼聚糖為基質(zhì)，加入三聚磷酸鈉（sodium tripolyphosphate，TPP）作為離子交聯(lián)劑，采用離子交聯(lián)法[14]制備了TPP交聯(lián)殼聚糖氣凝膠（tripolyphosphate chitosan，TCS）。再通過甜瓜醛和正十八硫醇對(duì)殼聚糖氣凝膠進(jìn)行交聯(lián)和改性，制備得到疏水殼聚糖氣凝膠（octadecyl mercaptan melonal tripolyphosphate chitosan，OMTCS）。并對(duì)脂溶性藥物姜黃素進(jìn)行負(fù)載和體外模擬緩釋研究。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

殼聚糖（分析純，脫乙酰度≥95%）、甜瓜醛（色譜純）、正十八硫醇（97%）、TPP（分析純）、姜黃素（98%）上海麥克林生化有限公司；胃蛋白酶（1∶10 000）、胰蛋白酶（1∶2 5 0） 北京索萊寶科技有限公司；無水乙醇（分析純） 成都科隆化學(xué)品有限公司；冰乙酸（分析純） 上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

DF-101S恒溫水浴鍋 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；JY92-IIN超聲細(xì)胞粉碎機(jī) 寧波新芝生物科技股份有限公司；FD-1A-50＋冷凍干燥機(jī) 博醫(yī)康儀器有限公司；MQL-61R立式振蕩培養(yǎng)箱 上海旻泉儀器有限公司；UV-2600紫外分光光度計(jì) 日本島津公司；SUPRA55 Sapphire場發(fā)射掃描電子顯微鏡 德國卡爾蔡司公司；MAGNA-1R 550傅里葉變換紅外光譜儀、K-Alpha X射線光電子能譜儀 美國賽默飛世爾科技公司；MiniFlex600 X射線衍射儀 日本理學(xué)公司；NETZSCH STA2500熱重分析儀 德國耐馳儀器制造有限公司；SDS-350接觸角測量儀 東莞市晟鼎精密儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 TCS的制備

取1.2 g殼聚糖溶解在60 mL 1%的冰醋酸溶液中，置于恒溫水浴鍋中加熱1 h，待溶解完全后逐滴加入6 mL的5 mg/mL TPP溶液[15]，然后超聲分散溶液10～15 min。靜置溶液，待其冷卻后置于-30 ℃冰柜中冷凍24 h，并在冷凍干燥機(jī)中冷凍干燥72 h后取出。制備得到白色的殼聚糖氣凝膠。

1.3.2 甜瓜醛交聯(lián)殼聚糖氣凝膠（m e l o n a l tripolyphosphate chitosan，MTCS）的制備

配制400 mL，1%的甜瓜醛乙醇溶液，將TCS置于溶液中70 ℃反應(yīng)6 h。反應(yīng)完成后室溫下干燥。得到具有甜瓜香味的殼聚糖氣凝膠。

1.3.3 OMTCS的制備

參考Su Chunping等[15]的方法，配制300～400 mL，10 mmol/L的正十八硫醇乙醇溶液，將MTCS置于溶液中反應(yīng)30 min，反應(yīng)完成后用無水乙醇洗滌3 次，在烘箱中60 ℃烘干得到柔軟的OMTCS。

1.3.4 樣品表征

除用于掃描電子顯微鏡的樣品外，其余樣品用液氮冷凍后粉碎處理。

場發(fā)射掃描電子顯微鏡掃描：從OMTCS表面取下小塊黏在導(dǎo)電膠片上，然后將導(dǎo)電膠片粘貼于樣品臺(tái)上并用真空鍍膜儀噴鍍鉑金層，制得樣品。在掃描電子顯微鏡下觀測OMTCS的表面構(gòu)造，采用SE2探測器，工作距離為5.9 mm，加速電壓為1.5 kV。

傅里葉變換紅外光譜分析：采用KBr壓片法制備樣品，首先將KBr粉末和樣品粉末干燥，然后以樣品與KBr質(zhì)量比為1∶50置于瑪瑙研缽中充分研磨，轉(zhuǎn)移到模具中在壓機(jī)上壓成半透明薄片。用傅里葉變換紅外光譜儀測試分析，背景和樣品掃描次數(shù)同為32，掃描波數(shù)范圍400～4 000 cm-1，動(dòng)鏡速率0.632 9 mm/s。

X射線光電子能譜掃描：取適量樣品粉末壓片后，貼于樣品盤上，將樣品放進(jìn)X射線光電子能譜儀器樣品室中。使用Al Kα射線（hv=1 486.68 eV）激發(fā)樣品表面發(fā)射光電子，利用能量分析器測量光電子動(dòng)能，進(jìn)而得到激發(fā)電子的結(jié)合能。工作電壓12 kV，工作電流6 mA。全譜掃描下，10 次循環(huán)信號(hào)累加，通能為150 eV，步長1 eV；窄譜掃描下，5 次循環(huán)信號(hào)累加，通能為50 eV，步長0.1 eV。

X射線衍射儀分析：將樣品粉末放置在玻璃樣品槽上輕壓至平整，將樣品槽轉(zhuǎn)移到樣品箱中測試分析，掃描范圍2θ設(shè)為5°～80°，步寬為0.02°，掃描速率為8 °/min，電壓和電流分別設(shè)為40 kV和15 mA。

熱重分析儀分析：將樣品粉末置于熱重分析儀天平室中，在N2氣氛下進(jìn)行測試。升溫區(qū)間為30～800 ℃，升溫速率20 K/min。

接觸角測量儀測試：平整取出小塊OMTCS樣品，穩(wěn)定放置在載玻片上，在采樣時(shí)間10 ms、總數(shù)200幀下，對(duì)其分別進(jìn)行表面接觸油滴和水滴測試。接觸角使用采樣軟件進(jìn)行計(jì)算。

1.3.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

1.3.5.1 姜黃素在無水乙醇中的標(biāo)準(zhǔn)曲線

參考高鳳苑等[16]的方法，準(zhǔn)確稱取125 mg姜黃素粉末，加入到盛有100 mL無水乙醇的燒杯中超聲振蕩溶解。將溶液轉(zhuǎn)移至250 mL容量瓶中定容后得到質(zhì)量濃度為500 mg/L的姜黃素-乙醇溶液，避光儲(chǔ)存。將制備好的姜黃素-乙醇溶液分別稀釋到0.5、1.5、2.5、3.5、4.5、5 mg/L五個(gè)質(zhì)量濃度梯度，用紫外分光光度計(jì)在姜黃素最大吸收波長425 nm處測得其吸光度。以姜黃素含量（mg/g）為橫坐標(biāo)（x），以吸光度為縱坐標(biāo)y，繪制得到姜黃素的標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.153x-0.001 8，R2=0.999 8。

1.3.5.2 姜黃素在胃液中的標(biāo)準(zhǔn)曲線

根據(jù)《中國藥典》[17]配制pH 1.6的胃液，以胃液為溶劑配制得到1、2、3、4、5 mg/L五個(gè)質(zhì)量濃度梯度的姜黃素胃溶液。在紫外分光光度計(jì)下進(jìn)行光譜掃描，發(fā)現(xiàn)其最大吸收波長為430 nm，然后在波長430 nm處分別測得其吸光度。以姜黃素含量（mg/g）為橫坐標(biāo)（x），以吸光度為縱坐標(biāo)（y），繪制得到姜黃素的標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.040 9x＋0.002 9，R2=0.999。

1.3.5.3 姜黃素在腸液中的標(biāo)準(zhǔn)曲線

根據(jù)《中國藥典》配制pH 6.8的腸液，方法同1.3.5.2節(jié)，測得姜黃素腸溶液最大吸收波長為371.5 nm。繪制得到姜黃素的標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.032 9x＋0.002 6，R2=0.999 1。

1.3.6 OMTCS負(fù)載姜黃素測試

配制500 mg/L的姜黃素-乙醇溶液。取數(shù)個(gè)25 mL錐形瓶，加入20 mL配制好的姜黃素-乙醇溶液和30 mg的OMTCS，放置在立式振蕩培養(yǎng)箱中。分別設(shè)置17、27、37 ℃三個(gè)溫度梯度進(jìn)行負(fù)載測試。取樣時(shí)間點(diǎn)為20、40、60、100、1 440 min，每次取樣100 μL。稀釋100 倍后，利用紫外分光光度計(jì)在姜黃素最大吸收波長425 nm處測其吸光度。負(fù)載量按式（1）計(jì)算：

式中：q為藥物負(fù)載量/（mg/g）；C1為吸附前姜黃素的質(zhì)量濃度/（mg/mL）；C2為吸附后姜黃素的質(zhì)量濃度/（mg/mL）；V為吸附的溶液體積/mL；m為吸附材料OMTCS的用量/mg。

1.3.7 姜黃素的體外模擬緩釋實(shí)驗(yàn)

緩釋實(shí)驗(yàn)以《中國藥典》中“緩釋、控釋和遲釋制劑指導(dǎo)原則”為依據(jù)。取250 mL燒杯，分別加入100 mL的模擬胃液和模擬腸液，同時(shí)加入10 mg的OMTCS-姜黃素（載藥量為51.5 mg/g）。將燒杯放置在立式振蕩培養(yǎng)箱中固定，轉(zhuǎn)速設(shè)為160 r/min，溫度設(shè)為37 ℃，模擬體外緩釋。取樣時(shí)間點(diǎn)為10、30、60、100、150、240、420、690、1 050、1 440 min。每次取樣5 mL，樣品溶液用有機(jī)膜過濾后在紫外分光光度計(jì)下檢測其吸光度。累計(jì)緩釋率按式（2）計(jì)算：

式中：Mt為藥物累計(jì)緩釋率/%；Ci為第i次置換時(shí)釋放液中的姜黃素質(zhì)量濃度/（mg/mL）；D為藥物的負(fù)載量/（mg/g）；m為載藥后材料的質(zhì)量/g；n為介質(zhì)的置換次數(shù)；Ve為釋放介質(zhì)置換體積/mL；V0為起始釋放液體積/mL。

1.3.8 1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-dipheny1-2-picrylhydrazyl，DPPH）抗氧化性實(shí)驗(yàn)

DPPH是一種很穩(wěn)定的氮中心的自由基，當(dāng)有自由基清除劑存在時(shí)，由于與其單電子配對(duì)而使其吸收逐漸消失，其褪色程度與其接受的電子數(shù)量呈定量關(guān)系[18]。參考焦思宇等[19]的方法，首先配制50 μg/L的DPPH自由基溶液，取數(shù)個(gè)10 mL離心管，實(shí)驗(yàn)組時(shí)間梯度設(shè)為10、20、40、60、120、720、1 440、2 880 min，分別加入10 mL的DPPH自由基溶液和10 mg的OMTCS-姜黃素（載藥量為66 mg/g）。對(duì)照組加入0.66 mg的姜黃素粉末，時(shí)間梯度設(shè)為10、20、40、60、120 min。反應(yīng)完成時(shí)，及時(shí)取出上清液，使用紫外分光光度計(jì)在DPPH最大吸收波長515 nm處測得其吸光度。DPPH自由基清除率按式（3）計(jì)算：

式中：D為DPPH自由基清除率/%；A0為DPPH自由基初始溶液的吸光度；A1為加入載藥材料后DPPH自由基溶液的吸光度；AD為載藥材料在同體積無水乙醇中的吸光度。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有實(shí)驗(yàn)均設(shè)有3 組平行實(shí)驗(yàn)組，使用WPS Office軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，使用Origin 2018軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 掃描電子顯微鏡分析

如圖1所示，OMTCS表面呈現(xiàn)出三維多孔結(jié)構(gòu)，孔道分布深，其內(nèi)壁多層疏松。此結(jié)構(gòu)歸功于甜瓜醛與殼聚糖的交聯(lián)反應(yīng)，使OMTCS分子間不僅存在TPP與殼聚糖的靜電作用力，還有新共價(jià)鍵的生成，而硫醇的加入使共價(jià)鍵進(jìn)一步飽和。讓OMTCS自身超輕質(zhì)量的同時(shí)還具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，經(jīng)過多次擠壓還能夠恢復(fù)形貌。

圖1 OMTCS表面掃描電鏡圖Fig.1 SEM images of OMTCS surface

2.2 傅里葉變換紅外光譜儀分析

如圖2 所示，甜瓜醛紅外譜圖呈現(xiàn)出明顯的醛類化合物特征，1 726 cm-1（s）處為R—CHO的特征峰，2 918 cm-1（m）和2 858 cm-1（m）處為甜瓜醛上—CH3的不對(duì)稱與對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，2 928 cm-1（m）處為C—CH2—C不對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰。2 812 cm-1（w）和2 705 cm-1（w）處譜帶是—CHO的Fermi共振帶，這是由于醛基中C—H伸縮振動(dòng)和C—H彎曲振動(dòng)（1 377 cm-1）的倍頻之間Fermi共振的貢獻(xiàn)。

圖2 傅里葉變換紅外色譜分析和反應(yīng)示意圖Fig.2 FTIR spectra and reaction routes

對(duì)比TCS、MTCS兩條譜帶，TCS譜帶3 450 cm-1（s）處為伯胺的N—H伸縮振動(dòng)峰[20]，而MTCS譜帶上此峰已經(jīng)不明顯或不存在，這是由于甜瓜醛的醛基與殼聚糖上的胺基發(fā)生了席夫堿反應(yīng)，生成了新的化學(xué)鍵。同時(shí)醛基還與殼聚糖上的羥基發(fā)生縮醛反應(yīng)，減少了3 350 cm-1附近O—H縮振動(dòng)的干擾，因此MTCS譜帶在3 275（s）、3 191 cm-1（s）處出現(xiàn)了雙峰，判斷為伯酰胺吸收峰。

對(duì)比MTCS和OMTCS兩條譜帶，MTCS譜帶在1 654 cm-1（s）處為C＝C鍵的伸縮振動(dòng)峰，而OMTCS譜帶在此范圍處的1 669 cm-1（w）峰為酰胺I帶C＝O鍵的吸收峰[21]。在殼聚糖活潑胺基的存在下，可以說明硫醇的巰基與MTCS上的碳碳和碳氮雙鍵發(fā)生了Micheal加成反應(yīng)[22-23]，生成了新的化學(xué)鍵。并且OMTCS譜帶上2 920 cm-1（m）處的C—CH2—C不對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰也可證明甜瓜醛或硫醇成功接枝到殼聚糖上。

2.3 X射線光電子能譜分析

如圖3所示，在OMTCS全譜中看到，峰位284.4 eV處是C 1s軌道的電子束縛能[24]，碳元素占比為70.86%，相較于TCS全譜圖中的碳元素占比60.18%，增加了10.7%，表明有甜瓜醛或正十八硫醇接枝到了OMTCS上。而峰位162.79 eV處是S 2p軌道的電子束縛能，硫元素占比為1.17%，證明了OMTCS上硫元素的存在。通過進(jìn)一步分析OMTCS的精細(xì)S譜圖發(fā)現(xiàn)了劈裂峰的存在，2 個(gè)峰位分別為163.18、164.28 eV，分別是2p3/2和2p1/2軌道的電子束縛能，164.28 eV為R—SH鍵的結(jié)合能，163.18 eV為R—S—R鍵的結(jié)合能。而同一類型的硫也會(huì)以劈裂峰的形式存在[25]，因此判斷此劈裂峰為硫醚鍵的結(jié)合能，證明了正十八硫醇在殼聚糖氣凝膠上成功接枝。

圖3 TCS和OMTCS X射線光電子能譜分析Fig.3 XPS analysis of TCS and OMTCS

比較OMTCS和TCS的精細(xì)C譜圖，峰位284.8 eV同為C—C鍵的結(jié)合能，OMTCS譜圖中峰位286.36 eV與TCS譜圖中峰位286.46 eV同為殼聚糖C—O—C鍵的結(jié)合能[26]。而OMTCS譜圖中的峰位288.07 eV為C＝N鍵的結(jié)合能，這是由于甜瓜醛的—CHO與殼聚糖的—NH2發(fā)生席夫堿反應(yīng)生成了C＝N鍵，進(jìn)一步說明甜瓜醛接枝到了殼聚糖氣凝膠上。

比較OMTCS和TCS的精細(xì)N譜圖，OMTCS譜圖中的峰位是399.25 eV，查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)峰位400 eV是C—NH2鍵的結(jié)合能，由此可以判斷是—NH2得質(zhì)子后，H＋引起了峰位偏離[27]。而TCS譜圖中的峰位397.77 eV為鈉磷氧氮化物[(NaPO3)n—xN]的結(jié)合能[28]，這是TPP的P3與殼聚糖的—N發(fā)生離子交聯(lián)的結(jié)果。

2.4 X射線衍射儀分析

如圖4所示，對(duì)比OMTCS和TCS兩個(gè)譜圖，雙峰處在同一位置，但是OMTCS譜圖的雙峰明顯更窄。使用軟件MDI Jade 6計(jì)算其結(jié)晶度，除去半峰寬5°以上的峰。OMTCS的結(jié)晶度為12.45%，TCS的結(jié)晶度僅為0.05%。因?yàn)闅ぞ厶菤饽z從TCS轉(zhuǎn)變?yōu)镺MTCS后，部分離子鍵破裂，新的共價(jià)鍵生成，甜瓜醛直鏈分子與殼聚糖分子交錯(cuò)，導(dǎo)致殼聚糖氣凝膠分子排列更為緊密，提高了殼聚糖氣凝膠的結(jié)晶度[29]。

圖4 TCS和OMTCS X射線衍射譜分析Fig.4 XRD analysis of TCS and OMTCS

2.5 熱重分析

如圖5所示，對(duì)比OMTCS和TCS兩條圖譜可以看到，前者在81.9 ℃時(shí)質(zhì)量損失速率達(dá)到第1個(gè)峰值-2.15%/min，后者在85.5 ℃時(shí)質(zhì)量損失速率達(dá)到第1個(gè)峰值-2.72%/min，可以推斷在此范圍是結(jié)合水質(zhì)量的損失[30]。OMTCS在284.7 ℃時(shí)質(zhì)量損失速率達(dá)到第2個(gè)峰值-8.97%/min，而TCS質(zhì)量損失速率的第2個(gè)峰值在305.6 ℃時(shí)，最大質(zhì)量損失速率為-9.04%/min。兩者都在206～330 ℃范圍內(nèi)質(zhì)量損失速率進(jìn)一步增加，這是由于升溫引起殼聚糖C—O—C等化學(xué)鍵的斷裂。熱穩(wěn)定性與化學(xué)鍵的能量有關(guān)，而OMTCS質(zhì)量更容易損失是因?yàn)榻宦?lián)后生成的共價(jià)鍵較TCS的離子鍵結(jié)合能低，加熱使分子結(jié)構(gòu)更容易被破壞，導(dǎo)致質(zhì)量損失速率更高。加熱到798.8 ℃時(shí)，OMTCS共損失94.07%的質(zhì)量，TCS損失了71.82%的質(zhì)量。結(jié)果表明，OMTCS熱穩(wěn)定性較TCS有所下降。

圖5 TCS和OMTCS熱重分析Fig.5 TGA of TCS and OMTCS

2.6 接觸角測量儀測試

圖6A1為油滴下落后100 ms時(shí)的變化，此時(shí)油滴幾乎已經(jīng)滲進(jìn)其表面，接觸角為29.7°，在190 ms時(shí)（圖6A2）油滴已經(jīng)完全滲進(jìn)OMTCS的表面，油滴接觸角為0°。表明OMTCS表面對(duì)油滴具有超強(qiáng)的親和力。殼聚糖原本為親水物質(zhì)，但是經(jīng)改性制備得到的OMTCS在水滴測試下，水滴幾乎以完整的球狀附著在OMTCS表面，其接觸角為126°（圖6B），呈現(xiàn)出良好的疏水性[30]。結(jié)果證明了改性后的殼聚糖氣凝膠具備親脂的特性。

圖6 油滴和水滴在OMTCS表面的接觸角測試圖Fig.6 Contact angle test of oil and water droplets on OMTCS surface

2.7 OMTCS負(fù)載姜黃素

姜黃素作為一種脂溶性藥物，對(duì)于OMTCS有著良好的親和力。如圖7所示，溫度在17 ℃時(shí)，在60 min達(dá)到最大負(fù)載量66.2 mg/g。溫度27 ℃時(shí)，在40 min達(dá)到最大負(fù)載量70.5 mg/g。而溫度37 ℃時(shí)的最大負(fù)載量為62.9 mg/g，時(shí)間為40 min。由于溫度較低時(shí)分子熱運(yùn)動(dòng)慢，限制了姜黃素-乙醇溶液在OMTCS結(jié)構(gòu)內(nèi)部擴(kuò)散，因此相較于27 ℃，溫度在17 ℃時(shí)的吸附平衡時(shí)間后移，最大負(fù)載量減少。當(dāng)吸附溫度為37 ℃時(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)雖然加快，但是由于吸附時(shí)放熱，溫度升高反而導(dǎo)致吸附平衡左移，造成最大負(fù)載量下降。3 組溫度的負(fù)載測試幾乎都在100 min時(shí)到最終平衡。結(jié)果表明，OMTCS負(fù)載姜黃素的最佳溫度為27 ℃，最佳負(fù)載時(shí)間為40 min。

圖7 OMTCS在不同溫度下對(duì)姜黃素的吸附Fig.7 OMTCS loading of curcumin at different temperatures

2.8 姜黃素緩釋及抗氧化性能

如圖8A所示，姜黃素在腸液中7 h內(nèi)持續(xù)緩慢釋放，恰好是大多數(shù)食物在人體小腸內(nèi)的停留時(shí)間[31]。緩釋率在7 h達(dá)到最大值，直至24 h都趨于平緩，最大緩釋率達(dá)到89.6%。姜黃素在胃液中緩釋2.5 h達(dá)到平衡，最大緩釋率為19.3%，較腸液中的緩釋效率低。判斷是由于胃液極酸的環(huán)境下加速了姜黃素的分解。圖8B表明，OMTCS-姜黃素在24 h內(nèi)持續(xù)具有自由基清除能力，自由基最大清除率為51.5%，而對(duì)照組中的姜黃素僅在40 min就基本反應(yīng)完畢，達(dá)到自由基最大清除率87.54%。證明OMTCS-姜黃素具備良好的緩釋性能。

圖8 姜黃素體外模擬緩釋（A）和OMTCS-姜黃素抗氧化性測試（B）Fig.8 In vitro sustained release of curcumin (A) and antioxidant activity of OMTCS-curcumin (B)

3 結(jié) 論

利用離子交聯(lián)法制備得到殼聚糖氣凝膠的基礎(chǔ)上，以甜瓜醛和正十八硫醇作為交聯(lián)改性劑，最終制備得到OMTCS。通過傅里葉變換紅外光譜和X射線光電子能譜分析，證明了甜瓜醛與殼聚糖發(fā)生了席夫堿反應(yīng)而成功接枝得到MTCS。在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)了直鏈醛對(duì)于殼聚糖氣凝膠的交聯(lián)效果優(yōu)于其他醛類。并且醛本身的熱穩(wěn)定性對(duì)于交聯(lián)反應(yīng)的結(jié)果也十分重要。之后利用正十八硫醇在MTCS上進(jìn)一步加成，在X射線光電子能譜分析下測得OMTCS表面硫元素含量為1.17%。通過交聯(lián)改性殼聚糖氣凝膠的疏水性能得到極大改善，從接觸角測試可以看到，OMTCS與水滴的接觸角達(dá)到126°，體現(xiàn)了OMTCS良好的疏水特性。對(duì)姜黃素的負(fù)載研究結(jié)果表明，OMTCS對(duì)于脂溶性藥物姜黃素有著良好的吸附效果。在室溫27 ℃達(dá)到最大負(fù)載量70.5 mg/g。體外模擬緩釋研究結(jié)果表明，OMTCS-姜黃素在腸液中有著良好的緩釋效果，能夠在7 h內(nèi)持續(xù)緩釋，最大緩釋率達(dá)到89.6%，緩釋率優(yōu)于復(fù)合納米顆粒-姜黃素的83.8%[32]。本研究為殼聚糖基載藥材料對(duì)于親脂性藥物的負(fù)載和緩釋提供了參考。