基于酪蛋白酸钠/EGCG/阿拉伯胶自组装构建EGCG纳米粒的研究

摘要

表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）是茶多酚中含量最高、活性最强的组分，但稳定性差、生物利用度低的缺点极大地限制了其应用。纳米技术的出现成为提高EGCG稳定性和生物利用度的一种有效途径。酪蛋白酸钠（Sodium Caseinate，SC）与阿拉伯胶（Gum Arabic，GA）是理想的构建纳米载体的材料，其自组装构建的纳米体系在活性物质运载中具有独特优势。因此，本研究选择SC和GA作为壁材，在系统研究SC和GA两者以及SC/EGCG/GA三者相互作用的基础上，基于三者自组装构建SC-EGCG-GA纳米粒（EGCG-loaded SC-GA nanoparticles，EGCG-NP）从而实现EGCG的有效包埋，并探讨了EGCG-NP的形成机制，同时采用京尼平（Genipin， GP）作为交联剂对 EGCG-NP进行交联得到交联纳米粒（ EGCG-loaded SC-GA nanoparticles cross-linked with genipin，EGCG-GNP），最后对EGCG-GNP的稳定性、体外释放和抗氧化活性进行评价。研究得到的EGCG-GNP具有载药量高、安全性高、稳定性好、绿色节能、活性附加值高等诸多优点。研究内容及结果如下：
　　（1）SC与GA相互作用及SC-GA纳米粒（SC-GA nanoparticles，SC-GA-NP）的构建与形成机制研究。构建稳定SC-GA-NP的条件为：SC/GA浓度比1:1，pH4.2， SC与GA总浓度3 mg/mL，NaCl浓度10 mmol/L。在此条件下形成的SC-GA-NP粒径约为142 nm，电位约为-21.43 mV，多分散指数（Polydispersity index，PDI）约为0.093，于4℃贮藏30 d后仍保持稳定且热稳定性好。透射电镜（TEM）微观形貌表征结果显示SC-GA-NP呈球形。示差量热扫描（DSC）结果表明GA与SC的结合有利于提高SC的热稳定性。研究还发现pH、离子强度可显著影响SC和GA之间的相互作用及SC-GA-NP的形成，表明两者形成SC-GA-NP的主要作用力是静电相互作用。红外光谱（FTIR）和荧光光谱结果表明 SC-GA-NP的形成机制为：SC中的-NH3+和GA中的-COO-通过静电相互作用形成SC-GA-NP，且这种静电相互作用的结合是低亲和性的。
　　（2）SC/EGCG/GA三者相互作用及EGCG-NP的制备、表征与形成机制研究。制备稳定EGCG-NP的条件为：SC:EGCG:GA=5:2:5（浓度比，mg/mL），pH4.2，体系总浓度1.8 mg/mL，NaCl浓度10 mmol/L。在此条件下形成的EGCG-NP粒径约为173 nm，电位约为-19.94 mV，PDI约为0.109，EGCG包封率约为62.82%，载药量达到338.49μg/mg。TEM结果显示EGCG-NP呈球形，X衍射（XRD）结果表明EGCG在EGCG-NP中以无定形形态存在，这对于提高EGCG的生物利用度具有积极意义。根据荧光光谱、圆二色谱（CD）和FTIR结果，推测EGCG-NP的形成机制为：首先SC与EGCG通过氢键结合，GA加入后SC中的NH3+和GA中的COO-则通过静电相互作用结合，从而抑制SC与EGCG的结合与聚集，三者通过以上非共价作用自组装形成EGCG-NP。研究得到EGCG-NP分离条件为离心转速12000 r/min，离心时间30 min；离心得到的EGCG-NP在去离子水和10 mmol/L NaCl中复溶效果好，二者都可以作为EGCG-NP的复溶溶剂。稳定性结果表明所制备的EGCG-NP具有良好的贮藏稳定性，但在不同pH及模拟胃肠液基质中稳定性差，存在解离的倾向。
　　（3）EGCG-GNP的制备、表征、稳定性与体外释放研究。制备稳定EGCG-GNP的条件为：GP:SC:EGCG:GA=10:5:2:5（浓度比，mg/mL），pH4.2，体系总浓度3.3 mg/mL， NaCl浓度10 mmol/L，交联温度37℃，交联时间21 h。在此条件下形成的EGCG-GNP粒径约为206 nm，电位约为-21.63 mV，PDI约为0.131，包封率约为63.71%，载药量约为340.23μg/mg。TEM结果显示EGCG-GNP呈球形，分散均匀。XRD结果表明EGCG-GNP以无定形形态存在。FTIR结果证实GP与SC和GA中的氨基发生了交联。稳定性结果表明EGCG-GNP贮藏稳定性良好，且GP交联可以显著提高EGCG-NP在不同pH及模拟胃肠液中的稳定性。体外释放结果发现EGCG-GNP在模拟胃液、肠液中前5 h EGCG释放较快，释放率分别达到27%和48%，之后缓慢增大，在24 h分别达到32%和56%，表明EGCG-GNP对EGCG可实现缓释和控释。
　　（4）EGCG-GNP的体外抗氧化活性研究。采用DPPH法、还原力测定、ABTS法和FRAP法对光照和加热处理前后EGCG-GNP的体外抗氧化活性进行评价。研究发现EGCG-GNP对EGCG的包埋，可以保护EGCG使其免受光和热引起的氧化褐变，抗氧化活性提高。

目录

声明

论文所用缩写及中英文对照表

1 前言

1.1 EGCG研究概述

1.2 纳米技术研究概述

1.3 交联剂与京尼平研究概述

1.4 研究目的和意义

1.5 研究内容

2.1 原料与试剂

2.2 主要仪器与设备

2.3 技术路线

2.4 实验方法

3.1 SC与GA相互作用研究及SC-GA-NP的构建

3.2 SC-GA-NP贮藏稳定性研究

3.3 SC-GA-NP形成机制研究

3.4 SC/EGCG/GA三者相互作用研究及EGCG-NP的制备

3.5 EGCG-NP形成机制研究

3.6 EGCG-NP分离工艺及复溶性能研究

3.7 EGCG-NP稳定性研究

3.8 EGCG-GNP制备及表征

3.9 EGCG-GNP稳定性评价

3.10 EGCG-GNP体外释放研究

3.11 EGCG-GNP抗氧化活性研究

4 讨论与结论

4.1 SC和GA相互作用及SC-GA-NP构建影响因素

4.2 SC-GA-NP形成机制的探讨

4.3 SC/EGCG/GA三者相互作用及EGCG-NP形成机制探讨

4.4 EGCG-GNP的制备、稳定性及控释效果评价

4.5 EGCG-GNP体外抗氧化活性评价

4.6 结论

5 创新点

致谢

参考文献

附录：研究生期间发表的论文情况