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基于两亲性氧化海藻酸钠接枝油胺衍生物的自组装胶束构建及其在疏水性食品活性成分递送中的应用研究
第一作者及发表信息
本研究由Zhaowen Liu、Hongcai Wang、Yanan Bu、Ting Wu、Xiuqiong Chen、Huiqiong Yan和Qiang Lin合作完成，发表于International Journal of Biological Macromolecules（2024年2月，第257卷，第二部分，文章编号128653）。
研究背景与目标
科学领域：本研究属于食品科学与生物材料交叉领域，聚焦于疏水性活性成分（如β-胡萝卜素）的递送系统开发。
研究动机：β-胡萝卜素因光、热、pH敏感性导致稳定性差、生物利用度低，限制了其在食品工业中的应用。传统递送系统（如纳米乳液、凝胶）存在局限性，而基于多糖的两亲性聚合物自组装胶束因其核壳结构和可控释放特性成为潜在解决方案。
研究目标：通过希夫碱还原胺化反应（Schiff base reduction amination reaction）合成氧化海藻酸钠接枝油胺衍生物（OSAOLA），构建自组装胶束，用于β-胡萝卜素的包载与缓释，提升其稳定性和生物利用度。
研究流程与方法
1. OSAOLA的合成与优化
- 原料：氧化海藻酸钠（OSA，氧化度10%、30%、50%）与油胺（OLA），以2-甲基吡啶硼烷复合物（pic-BH₃）为绿色还原剂。
- 反应条件优化：通过单因素实验确定最佳反应参数（摩尔比1:3:10、pH 5.8、25℃、24小时），获得取代度（DS）分别为7.2%、23.6%、38.8%的OSAOLA。
- 表征技术：元素分析（EA）、凝胶渗透色谱（GPC）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、核磁共振氢谱（¹H NMR）、热重分析（TGA）和X射线衍射（XRD）证实OLA成功接枝至OSA骨架。
2. OSAOLA胶束的制备与表征
- 自组装行为：通过芘荧光探针法测定临界胶束浓度（CMC），OSAOLA的CMC范围为0.0095–0.062 mg/mL，表明其优异的水溶液自组装能力。
- 胶束特性：透射电镜（TEM）显示胶束呈球形，动态光散射（DLS）测得粒径为105.7–164.2 nm，zeta电位为−48.8至−53.8 mV，表明胶束稳定性良好。
3. β-胡萝卜素的包载与释放
- 包载方法：超声透析法将β-胡萝卜素包载于OSAOLA胶束，优化后包封率（EE）达65.3±1.3%，载药量（DLC）为16.4±0.4%。
- 释放性能：在pH 7.4 PBS中，48小时内β-胡萝卜素累积释放率为56.34–72.48%，符合非Fickian扩散模型（Peppas模型n值0.52–0.55），表明胶束具有缓释特性。
4. 生物相容性评估
- 细胞毒性：MTT实验表明，OSAOLA对RAW 264.7巨噬细胞的存活率>88%（浓度500 μg/mL），证实其良好的生物相容性。
主要研究结果
- 结构验证：FT-IR和¹H NMR证实OLA通过希夫碱还原胺化反应成功接枝至OSA，TGA和XRD显示接枝后分子链柔性和无序性增加。
- 自组装特性：DS越高，CMC越低（OSA50OLA为0.0095 mg/mL），胶束稳定性越强。
- 载药性能：OSA50OLA胶束因疏水微域密度高，对β-胡萝卜素的包载效果最佳。
- 缓释机制：释放动力学显示胶束通过溶胀和降解协同控制药物释放，延长循环时间。
研究结论与价值
科学价值：
- 提出了一种绿色高效的OSAOLA合成方法，替代传统毒性还原剂（如硼氢化钠）。
- 揭示了疏水链段接枝度对胶束稳定性及载药性能的调控机制。
应用价值：
- OSAOLA胶束可作为功能性食品中疏水活性成分（如维生素、色素）的递送载体，提升其稳定性和口服吸收率。
- 在生物医学领域（如抗癌药物递送）具有潜在应用前景。
研究亮点
- 方法创新：首次采用pic-BH₃作为希夫碱还原胺化反应的绿色还原剂。
- 性能优势：OSAOLA胶束兼具低细胞毒性、高载药量和可控释放特性。
- 跨学科意义：将多糖改性技术与纳米递送系统结合，为食品和医药领域提供新思路。
其他有价值内容
- 存储稳定性：载药胶束在室温下7天内粒径和电位无显著变化，适合实际应用。
- 补充数据：研究通过GPC和元素分析明确了OSAOLA的分子量分布和取代度，为后续研究提供基础参数。
此研究为疏水性活性成分的高效递送提供了可靠方案，兼具理论创新与实践意义。