虾青素白蛋白纳米复合物的制备及其初步体内外评价

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背景:虾青素是一种脂溶性的酮式类胡萝卜素,主要由雨生红球藻中提取而得。近年来,大量研究表明虾青素具有极强的抗氧化能力,同时具有一定的抗炎、抗癌和免疫调节等生物活性,现已广泛应用于医药、食品、化妆品等行业。然而,虾青素的水溶性和稳定性差,口服生物利用度低,限制了虾青素的开发应用。因此,如何设计选择合适的载药系统来改善虾青素的水溶性和稳定性,提高其生物利用度具有重要的研究意义。目的:运用制剂学手段,将难溶性药物制成纳米制剂可在一定程度上提高药物的水溶性、稳定性和口服生物利用度。白蛋白作为一种蛋白类载体材料,具有良好的生物相容性,能够包封、偶联或吸附药物,提高难溶性药物的水溶性。基于此,本课题选取牛血清白蛋白(BSA)和聚乙二醇修饰牛血清白蛋白(PEG-BSA)为载体材料,制备虾青素白蛋白纳米复合物,以改善虾青素的水溶性和稳定性,提高其生物利用度。方法和结果:本课题研究内容主要包括以下三个方面:(1)虾青素白蛋白纳米复合物的制备及表征;(2)虾青素白蛋白纳米复合物的口服吸收研究;(3)虾青素白蛋白纳米复合物用于放射性损伤防护研究。(1)虾青素白蛋白纳米复合物的制备及表征。本章以BSA和PEG-BSA为载体材料,采用乳化溶剂挥发法制备虾青素白蛋白纳米复合物(ASXNPs)和聚乙二醇修饰虾青素白蛋白纳米复合物(PEG-ASXNPs),并采用单因素法对制备工艺进行优化。经工艺优化后制备的ASXNPs和PEG-ASXNPs的平均粒径分别为131.16±0.60和115.56±13.26 nm,Zeta电位分别为-17.20±0.43和-9.66±0.23 m V。采用透射电镜观察,两种纳米复合物的形态均较为圆整。通过HPLC法测定载药纳米复合物的包封率,结果显示ASXNPs的包封率为97.17±0.67%,PEG-ASXNPs的包封率为98.10±0.48%。通过X-射线衍射法和差示扫描量热法对载药纳米复合物进行表征,结果显示虾青素能够被蛋白载体有效包载。体外稳定性结果显示,载药纳米复合物溶液在4℃下放置48 h,药物含量和ABTS自由基清除率均未发生明显变化,在血清中37℃下放置12 h,药物含量稍有下降。表明载药纳米复合物的稳定性较好。(2)虾青素白蛋白纳米复合物的口服吸收研究。首先考察了载药纳米复合物在人工胃液和肠液中的稳定性,结果显示ASXNPs和PEG-ASXNPs在人工胃液和人工肠液中分别孵育2 h后,药物含量和ABTS自由基清除能力未发生明显变化,表明纳米复合物在胃酸和肠道环境下稳定性较好。其次采用大鼠结扎肠循环模型,对载药纳米复合物在大鼠小肠部位的吸收情况进行考察。结果显示,两种载药纳米复合物在小肠部位均有较好的吸收,且PEG-ASXNPs在小肠部位吸收能力更强。另外,建立了血清中虾青素含量测定方法,以叶黄素为内标物,在HPLC色谱条件下虾青素与内标物达到基线分离,方法专属性好。最后以市售虾青素制剂为对照,采用SD大鼠考察了载药纳米复合物的口服吸收情况。结果显示,PEG-ASXNPs的血药浓度-时间曲线下面积(AUC)分别是市售百奥斯汀虾青素(Bio Astin)和市售拜尔利虾青素(Astaxin)的5.57倍和6.03倍,ASXNPs的AUC分别是Bio Astin和Astaxin的2.29倍和2.48倍。与市售虾青素制剂相比,PEG-ASXNPs和ASXNPs能够显著提高虾青素的口服生物利用度,且PEG-ASXNPs的口服吸收效果更好。(3)虾青素白蛋白纳米复合物用于放射性损伤防护研究。以虾青素标准品为对照,考察载药纳米复合物的ABTS自由基清除能力。实验结果显示,在10-80μg/m L浓度范围内,游离虾青素和虾青素纳米复合物对ABTS自由基的清除率都随着浓度的增加而增强,表明虾青素的抗氧化活性具有明显的浓度依赖性。当浓度低于10μg/m L时,虾青素的抗氧化活性较弱。当浓度高于80μg/m L时,虾青素的抗氧化活性随着浓度增加无明显变化。通过尾静脉注射方式给予载药纳米复合物溶液,考察了ASXNPs和PEG-ASXNPs在大鼠体内的药代动力学行为和在小鼠体内的组织分布情况。结果显示,与ASXNPs相比,PEG-ASXNPs能够延长虾青素在血液中的循环时间,降低虾青素在肝脏和脾脏中的分布,提高虾青素在心脏、肺和肾脏中的含量。建立了小鼠放射性损伤模型,考察了PEG-ASXNPs对放射性损伤小鼠的防护作用。结果显示,PEG-ASXNPs能够在一定程度上提高放射性损伤小鼠胸腺和脾脏指数,提高小鼠外周血中SOD水平,同时降低MDA水平,对放射性损伤具有一定的防护作用。结论:本课题基于虾青素和血清蛋白分子间的相互作用,制备了虾青素白蛋白纳米复合物,改善了虾青素的水溶性和稳定性,增强了虾青素在大鼠小肠部位的吸收能力,提高了虾青素的口服生物利用度,对放射性损伤具有一定防护作用。该载药纳米复合物的制备方法简单快速,为虾青素纳米制剂的开发提供前期研究基础。
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