柚皮素的提取、結(jié)構(gòu)衍生及其納米遞送體系研究進(jìn)展

       柚皮素( naringenin) 是柚皮苷水解掉一分子葡萄糖和鼠李糖得到的苷元，結(jié)構(gòu)式如下圖所示，屬于二氫黃酮類化合物，主要存在于蕓香科植物葡萄柚、西紅柿、葡萄以及柑橘類水果中。國(guó)內(nèi)外藥理研究表明，柚皮素具有抗菌、抗炎、抗氧化、抗纖維化、抗癌、抗腫瘤、抗病毒、抗心律失常、鎮(zhèn)咳、預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化、免疫調(diào)節(jié)脂肪代謝、保護(hù)肝功能以及類雌激素等多種藥理活性，可被開發(fā)應(yīng)用于醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域。

       柚皮素的提取

       雖然可從多種原料中直接提取柚皮素，但提取得率較低。目前，工業(yè)上主要采用水解柚皮苷去除糖基的方式來(lái)大量制備柚皮素。①酸水解后萃取法。從原料中提取柚皮素前，需先進(jìn)行預(yù)處理，主要目的是讓柚皮苷水解產(chǎn)生柚皮素，再提取柚皮素。如以柚皮苷粗品為原料，重結(jié)晶可得到純度較高的柚皮苷，經(jīng)H2SO4水解后用乙酸乙酯萃取，可得到柚皮素。酸水解法的特點(diǎn)是便宜簡(jiǎn)便，所得產(chǎn)物柚皮素純度高。但由于在酸水解過(guò)程中使用的鹽酸和硫酸等無(wú)機(jī)酸容易帶來(lái)環(huán)境污染和安全問(wèn)題，所以用食品級(jí)有機(jī)酸取代無(wú)機(jī)酸成為一種趨勢(shì)。與硫酸和鹽酸為催化劑相比，在有機(jī)酸催化下不需要重結(jié)晶純化就能得到純度較高的柚皮素，且所需有機(jī)溶劑量少，但缺點(diǎn)是柚皮苷水解率及柚皮素得率較低。②酶水解后萃取法。以酶作為催化劑水解柚皮苷，重結(jié)晶后也可以得到較純的柚皮素。如采用交聯(lián)柚苷酶聚集體水解柚皮苷制備柚皮素，通過(guò)優(yōu)化底物濃度、溫度、pH 值、加酶量、反應(yīng)時(shí)間等因素，在最優(yōu)工藝條件下柚皮素得率為97.72%。目前，除了生物體外用酶法水解柚皮苷得到柚皮素外，也可利用釀酒酵母來(lái)表達(dá)擬南芥中的柚皮素生產(chǎn)基因，在生物體內(nèi)通過(guò)從頭生產(chǎn)直接得到柚皮素，再?gòu)闹刑崛¤制に?。酶水解法工藝?jiǎn)單，但成本較高，且水解過(guò)程不易控制，會(huì)導(dǎo)致柚皮素產(chǎn)量不穩(wěn)定。為了降低成本，避免前期酶的復(fù)雜提純步驟，一般不采用純酶水解，而直接將產(chǎn)柚苷酶的霉菌與柚皮苷混合，水解柚皮苷。

       柚皮素的結(jié)構(gòu)衍生

       柚皮素溶于乙醇、乙 醚和苯，幾乎不溶于水。脂溶性和水溶性均不好，通過(guò)引入脂溶性或水溶性較強(qiáng)的基團(tuán)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾，可提高其脂溶性或水溶性，從而提高生物利用度。其結(jié)構(gòu)修飾主要包括羥基的烷基化、酰化、磺化、苷化及形成金屬配合物等，研究人員以柚皮素的結(jié)構(gòu)為母核，制備了大量的柚皮素衍生物。①酚羥基上的結(jié)構(gòu)衍生。柚皮素的苯環(huán)上含有很多酚羥基，可以與鹵代烴反應(yīng)成醚，這些鹵代烴可以是芳香族化合物、脂肪族化合物和雜環(huán)化合物，產(chǎn)生多種醚衍生物，有些增加了親水性，有些增加了親脂性，還有一些被鏈接到大分子物質(zhì)上。同時(shí)，酚羥基也容易與羧酸、酰鹵或磷酰鹵反應(yīng)，生成的產(chǎn)物具有多種生物活性。②酮羰基上的結(jié)構(gòu)衍生。在柚皮素的結(jié)構(gòu)中，有一個(gè)酮羰基，也是一個(gè)容易反應(yīng)的位點(diǎn)，它可與苯肼、芳甲酰肼、氨基硫脲等反應(yīng)，生成柚皮素席夫堿；也可與鹽酸羥胺、鹽酸甲氧胺、鹽酸芐氧胺反應(yīng)制備柚皮素肟衍生物；還可與乙二胺反應(yīng)，生成柚皮素二聚體。③其他的結(jié)構(gòu)衍生。柚皮素很容易被氧化，氧化方式包括增加苯環(huán)上酚羥基、脫氫產(chǎn)生雙鍵等。同時(shí)，由于羥基對(duì)苯環(huán)的電子效應(yīng)，柚皮素可以參與一些親核加成反應(yīng)。柚皮素中的含氧雜環(huán)，在堿性條件下容易開環(huán)，生成 α，β-不飽和酮衍生物。而且，柚皮素可被糖基化而形成相應(yīng)的糖苷，糖基化的位點(diǎn)一般在酚羥基上，也可在苯環(huán)上。此外，苯環(huán)上容易發(fā)生曼尼希反應(yīng)(Mannich 反應(yīng))，生成一般的 Mannich堿或新雜環(huán)化合物。

       雖然柚皮素具有廣泛的藥理活性，但由于其水溶性和脂溶性均較差，易氧化，體內(nèi)吸收差，口服生物利用度低等缺點(diǎn)，限制了其臨床應(yīng)用。因此，科研人員開發(fā)了多種負(fù)載柚皮素的納米遞送載體，例如，納米顆粒、納米乳液、脂質(zhì)體和納米混懸液等。這些納米遞送載體極大地提高了柚皮素的穩(wěn)定性、溶解度、生物利用度等，實(shí)現(xiàn)了多種疾病的預(yù)防和治療。

       1、聚合物納米顆粒

       聚合物納米顆粒包括聚合物納米凝膠、納米膠囊及納米膠束等，與傳統(tǒng)治療方法相比，聚合物納米顆粒在給藥應(yīng)用中提高了藥物的生物相容性、生物利用度、安全性、藥物的滲透性和穩(wěn)定性，并保護(hù)藥物不被水解酶水解，提高了治療效果。依據(jù)聚合物納米顆粒組成的不同，聚合物納米顆粒可分為人工聚合物納米顆粒與天然聚合物納米顆粒。

       多種具有生物相容性、可降解性及低毒 性的人工聚合物，包括聚乙烯醇、聚乙烯吡 咯 烷酮和聚乙二醇化聚乳酸酯等被證實(shí)可用于柚皮素納米顆粒的構(gòu)建。利用聚乳酸和聚乙烯醇對(duì)柚皮素進(jìn)行封裝，發(fā)現(xiàn)這種納米顆粒在模擬胃腸道條件下具有更好的封裝效率和柚皮素的持續(xù)釋放特點(diǎn)，柚皮素的生物利用度提高了4.7 倍。人工聚合物的親疏水性、靶向性會(huì)影響聚合物納米顆粒的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。兩親性聚合物分子，如聚乙二醇化聚乳酸酯、甲氧基聚乙二醇-聚己內(nèi)酯可以在水介質(zhì)中自發(fā)形成核殼結(jié)構(gòu)，它們的疏水核心可以作為柚皮素的儲(chǔ)層，將疏水的柚皮素包裹在聚合物膠束中，進(jìn)而提高柚皮素在水介質(zhì)中的溶解度/分散性。而親水性聚合物，如右旋糖酐和聚乙烯吡 咯 烷酮等則可以通過(guò)涂層的形式包裹柚皮素，形成納米顆粒。這些親水性聚合物通過(guò)與柚皮素形成分子絡(luò)合物進(jìn)而緩解柚皮素結(jié)晶，提高柚皮素的溶解度和生物利用度。此外，聚己內(nèi)酯被認(rèn)為具有很好的靶向性，能夠保護(hù)正常非靶向組織免受毒 性。因此，聚己內(nèi)酯-柚皮素納米顆粒具有優(yōu)異的主動(dòng)靶向作用，能增強(qiáng)癌細(xì)胞對(duì)柚皮素的攝取并提高柚皮素對(duì)癌細(xì)胞的毒 性作用。

       應(yīng)用于柚皮素納米顆粒構(gòu)建的天然聚合物的類型非常廣泛，包括蛋白質(zhì)（絲素蛋白、β-酪蛋白、乳球蛋白）和多糖（殼聚糖、海藻酸鈉、纖維素）等。天然聚合物納米顆粒的構(gòu)建方式多樣，主要包括：（1）交聯(lián)法：即利用物理或化學(xué)交聯(lián)劑實(shí)現(xiàn)天然聚合物與柚皮素的交聯(lián)；（2）自上而下法：即將天然聚合物與柚皮素在剪切、撞擊等力的作用下產(chǎn)生納米顆粒的方法，如渦旋混合、研磨等；（3）自下而上法：即通過(guò)環(huán)境誘導(dǎo)（如溫度、 pH 值、離子強(qiáng)度、溶劑極性等）使生物聚合物與柚皮素組裝形成納米顆粒，如溶解-吸附法、反溶劑重結(jié)晶法等。

       2、脂質(zhì)納米遞送系統(tǒng)

       在柚皮素的脂質(zhì)納米遞送系統(tǒng)中，固體脂質(zhì)納米顆粒（SLNs）、納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體（NLCs）和脂質(zhì)體形式的納米遞送系統(tǒng)被廣泛使用。

       固體脂質(zhì)納米顆粒（SLNs）是以天然或合成的固體脂質(zhì)，如硬脂酸、三酰甘油等為載體，將藥物包裹于類脂核中而制成的脂質(zhì)納米顆粒。SLNs 具有亞微米尺寸（<1000 nm）。與聚合物、脂質(zhì)體和乳劑相比，SLNs 具有低毒 性、無(wú)需使用有機(jī)溶劑、藥物控釋、成本低等優(yōu)點(diǎn)。近些年，SLNs 作為柚皮素納米遞送系統(tǒng)被廣泛研究。如以甘油單油酸酯（GMO）為脂質(zhì)來(lái)源和聚乙二醇琥珀酸酯（TPGS）為穩(wěn)定劑，采用乳化均質(zhì)化法制備NRG-SLNs。研究發(fā)現(xiàn)，柚皮素和脂質(zhì)聚合物是相溶的，脂質(zhì)納米顆粒呈光滑的納米球狀，柚皮素的持續(xù)釋放長(zhǎng)達(dá) 90 h，NRG-SLNs 能有效減少肝損傷和纖維化，并且 SLNs 顯著提高了柚皮素的生物利用度和肝 臟的靶向遞送。采用乳化和低溫凝固技術(shù)將柚皮素包裹在 SLNs中。NRG-SLNs 結(jié)構(gòu)為均勻的球形顆粒，具有高載藥量，對(duì)人肺癌上皮細(xì)胞沒(méi)有毒 性，給藥后 NRG-SLNs 的生物利用度顯著增強(qiáng)。利用微乳化法制備負(fù)載柚皮素和紫杉醇的雙藥物 SLNs 載體系統(tǒng)，用于治療多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM），結(jié)果表明 SLNs 顯著提高了藥物的釋放率和吸收率，并改進(jìn)了藥物對(duì) GBM 的靶向性。

       納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體（NLCs）是在 SLNs 基礎(chǔ)上發(fā)展的第二代脂質(zhì)基納米顆粒。NLCs 由在固體脂質(zhì)中加入液體脂質(zhì)作為混合類脂基質(zhì)，以此制備的脂質(zhì)基納米顆粒。 NLCs 的特點(diǎn)在于：藥物在脂質(zhì)基質(zhì)中的溶解度高、載藥量高、藥物釋放可控，并且，由于其緊湊的結(jié)構(gòu)，藥物的爆發(fā)釋放量也較低。采用乳狀液蒸發(fā)加低溫凝固法制備柚皮素負(fù)載納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體（NRG-NLCs），發(fā)現(xiàn) NRG-NLCs 具有較高載藥能力，并使柚皮素釋放率提高了3.5 倍，促進(jìn)了柚皮素的上皮轉(zhuǎn)運(yùn)和腸道吸收，提高了柚皮素的口服生物利用度。

       脂質(zhì)體是由磷脂雙分子層膜形成的球形脂質(zhì)囊泡。這些脂類通常是天然磷脂，如大豆磷脂酰膽堿（SPC），合成磷脂和二棕櫚酰磷脂酰膽堿（DPPC）。脂質(zhì)體可以將親脂性和親水分子包裹在其中，避免它們的降解，并將藥物成分釋放到指定的目標(biāo)上。研究表明，脂質(zhì)體可以有效改善和增強(qiáng)柚皮素的藥物效果，如提高藥物的溶解度和生物利用度、改變藥物的形態(tài)（顆粒大小、Zeta 電位、包封效率和藥物釋放譜）、促進(jìn)藥物靶向，進(jìn)而提高治療效果。研究表明，柚皮素脂質(zhì)體具有更好的物理穩(wěn)定性和較高的 Zeta 電位值，與游離的柚皮素相比，柚皮素脂質(zhì)體具有更高的溶解度和口服利用度，在不同組織中的藥物濃度更高，特別是在肝 臟中。

       3、乳液基遞送載體

       納米乳液是熱力學(xué)不穩(wěn)定和動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定的體系，自身易發(fā)生沉降、絮凝和聚結(jié)。因此，納米乳液中常加入乳化劑，通常是表面活性劑和助表面活性劑，后者可吸附在油水界面，導(dǎo)致界面張力降低，有利于更小的液滴的形成，并防止液滴的聚集。納米乳液中的顆粒具有核殼結(jié)構(gòu)，即兩親性材料構(gòu)成的殼包裹著親脂性材料構(gòu)成的核心。親脂性材料包括多種不同的非極性分子，如三?；视汀⒍；视汀熙；廴┐己蜕锘钚猿煞?。兩親性殼包含各種表面活性分子，如表面活性劑、磷脂、蛋白質(zhì)和多硫化合物等。研究表明，納米乳液可用作柚皮素等疏水性藥物的遞送體系，并顯著改善藥物的生物活性和吸收利用情況。

       自乳化液是由油相、表面活性劑和助表面活性劑形成的無(wú)水均勻液體混合物，是一種無(wú)水的納米乳劑濃縮液。自乳化液的最大特點(diǎn)是在胃腸道蠕動(dòng)及胃腸液水性介質(zhì)環(huán)境下，它們迅速并自發(fā)地乳化形成尺寸從幾納米到小于 200 nm 的納米油滴。這些納米油滴含有溶解在油相中的藥物，并且增強(qiáng)了界面表面積，表面積的增加可以改善藥物的增溶和滲透性能。此外，自乳化液含有高濃度的表面活性劑和助表面活性劑，具有提高藥物滲透性和提高載藥能力的優(yōu)點(diǎn)，可以顯著促進(jìn)高親脂性藥物的生物利用度。

       4、納米混懸液遞送系統(tǒng)

       納米混懸液系統(tǒng)可作為不溶性藥物的遞送工具，能降低共溶劑毒 性、顆粒大小，并提高藥物溶解度、生物利用度、載藥量和穩(wěn)定性等。納米懸浮液的制備涉及到顆粒的形成，這些顆?？梢酝ㄟ^(guò)縮小較大晶體的顆粒尺寸形成納米晶體，也可以通過(guò)使溶解分子的沉淀獲得顆粒來(lái)獲得。納米混懸液中的穩(wěn)定劑對(duì)于維持納米顆粒的穩(wěn)定性、抑制顆粒自發(fā)的晶體生長(zhǎng)、保持顆粒均勻的粒徑分布等方面起著重要作用。用于制備納米懸浮液的穩(wěn)定劑主要為表面活性劑或聚合物，包括吐溫-80、泊洛沙姆 188、聚乙二醇（PEG）、聚乙烯醇（PVA）、 D-α-生育酚聚乙二醇琥珀酸酯（TPGS）和聚乙烯吡 咯 烷酮等。當(dāng)前，許多報(bào)道證實(shí)了納米混懸液系統(tǒng)能夠顯著提高柚皮素的物理化學(xué)和藥代動(dòng)力學(xué)特性。將聚乙烯吡 咯 烷酮作為穩(wěn)定劑制備了柚皮素納米懸浮液（NRG-NS）。與純柚皮素相比，NRG-NS 粒徑顯著減小，柚皮素在胃腸道中表現(xiàn)出良好的通透性，并且其溶解度和生物利用度也得到顯著提高。采用沉淀超聲法，將不同類型的表面活性劑和聚合物，包括膽酸鈉、十二烷基硫酸鈉、 PEG、吐溫-80、泊洛沙姆 188 和 TPGS 用于柚皮素納米混懸液制備，發(fā)現(xiàn)與其他表面活性劑相比， TPGS 具有更高的乳化效率，顯著提高了柚皮素的溶解度和口服利用度，其主要原因是TPGS 使得柚皮素由晶體變成無(wú)定形，促進(jìn)了柚皮素的溶解，并使得柚皮素顆粒從微米減少到納米。

       參考資料

       [1]季鵬,趙文明,于桐.柚皮素的最新研究進(jìn)展[J].中國(guó)新藥雜志,2015,24(12):1382-1386+1392.

       [2]陳習(xí)霞,郭曉倩,袁琳等.柚皮素的提取、結(jié)構(gòu)衍生和藥理作用研究進(jìn)展[J].山東化工,2023,52(01):85-87+90.

       [3]夏莎莎,王啟明,饒哲楠等.柚皮素及其納米遞送體系研究進(jìn)展[J/OL].食品與發(fā)酵工業(yè):1-11[2023-09-01].

       作者簡(jiǎn)介：小米蟲，藥品質(zhì)量研究工作者，長(zhǎng)期致力于藥品質(zhì)量研究及藥品分析方法驗(yàn)證工作，現(xiàn)就職于國(guó)內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事藥品檢驗(yàn)分析及分析方法驗(yàn)證