利用PLA接枝的木槿胶（Hibiscus rosa-sinensis mucilage）作为生物相容性两亲共聚物来增强姜黄素的溶解度

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《Journal of Drug Delivery Science and Technology》：Solubility Enhancement of Curcumin Using PLA-Grafted Hibiscus rosa-sinensis Mucilage as a Biocompatible Amphiphilic Copolymer

【字体：大中小】 时间：2026年01月23日 来源：Journal of Drug Delivery Science and Technology 4.9

编辑推荐：

　　姜黄素负载接枝共聚物HLM-g-PLA通过微波辅助合成，优化级G1表现出低临界胶束浓度（CMC）、非菲克扩散特性（n>0.5），显著提升姜黄素溶解度（6.2±1.8 μg/ml）和渗透率（15.75±0.79%），同时具备抗菌（针对S aureus和E coli）、抗炎（蛋白变性抑制）和血相容性，促进伤口愈合（11天无疤痕、毛发再生）。

比拉理工学院（位于兰奇，梅斯拉）药物科学与技术系，生物材料与生物医学研究实验室

摘要：

具有两亲性质的绿色合成生物相容性聚合物可用于提高BCS IV类药物的溶解度和渗透性。因此，合成了不同等级的聚乳酸（PLA）接枝木槿（Hibiscus rosasinensis）叶黏液（HLM）两亲接枝共聚物（HLM-g-PLA），以改善姜黄素等药物的溶解度和渗透性。通过FTIR、¹³C NMR、TGA、XRD、OCA和DLS对优化后的G1等级进行了表征。发现G1的临界胶束浓度（CMC）较低，表明其具有表面活性剂特性，这通过其稳定胶体分散的能力得到了证实。体外药物释放研究表明，在20多个小时内姜黄素（CUR）的释放率为62.86%，符合Korsmeyer-Peppas模型，表明扩散方式为非Fickian扩散（n > 0.5）。在G1的存在下，姜黄素的溶解度和渗透性分别从0.5254±0.0342 μg/ml和15.754±0.7877 %提高到了6.2013±1.8142 μg/ml。优化后的G1对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌表现出抗菌活性，并具有抗炎和血液相容性。此外，G1还促进了伤口愈合，且无疤痕痕迹，11天内毛发完全再生，进一步证明了其生物相容性，从而表明这种天然多糖改性的两亲接枝共聚物可作为有效的药物辅料。

引言

每年制药公司生产数百万种药物。一些药物可能存在溶解度和渗透性问题。根据药物的溶解度和渗透性，它们被分类为BCS等级。在制剂中会使用各种辅料来解决药物的溶解度低和渗透性低的问题。还开发了多种可以提高药物生物利用度的制剂，如纳米载体、脂质体等。本研究涉及从天然多糖制备两亲接枝共聚物的过程。天然多糖在自然界中大量存在，来源包括植物、森林和微生物资源。某些有用的多糖可以通过生物技术途径生产[1]。天然多糖及其衍生物在药物控释领域非常有用，特别是对于延长药物释放时间和增强不稳定药物的作用，因为它们能保护药物免受恶劣环境的影响[2]。由于天然多糖具有生物相容性、价格低廉、易于获取、无免疫原性、可生物降解、无毒且原料可再生，因此比合成多糖更适用于生物医学和制药应用[3],[4]。然而，天然多糖也存在一些局限性，如保质期短、易受微生物污染、高温下不稳定以及粘度随时间变化等，这些问题可以通过与合成单体接枝来克服[2]。

接枝共聚物由一条主聚合物链组成，该链作为骨架，通过共价键连接一个或多个侧链（分支）。两亲接枝共聚物同时具有亲水性和疏水性，可用于包裹水溶性及水不溶性药物[5],[6]。

在接枝共聚物的合成方法中，微波辐射方法简单且可重复，微波辐射时间会影响接枝百分比。由于含有“C–C”键的主链是非极性的，因此不会受到微波辐射的影响，微波辐射只会激发极性键，从而导致自由基的产生[7],[8]。 木槿（Hibiscus rosasinensis）属于锦葵科，是一种景观灌木，高度可达7-12英尺，叶片质地中等、呈深绿色且有光泽，全年开花，花朵直径4-6英寸、长度8英寸[9],[10]。锦葵科植物中常见黏液，可从其叶片和花朵中提取[10],[11]。从木槿叶片中提取的黏液主要成分是酸性多糖L-鼠李糖、D-半乳糖和D-葡萄糖醛酸，其骨架由α-1,4连接的D-半乳糖基、α-1,2连接的L-鼠李糖基和α-1,4连接的D-葡萄糖醛酸单元组成[12]。基于聚合物的药物载体可以提高难溶和低渗透性药物的溶解度和生物利用度。多种聚合物设计系统也被用作控释系统[13]。

姜黄素（Curcumin），又称二苯甲酰甲烷，是姜黄（Curcuma longa）及其他姜黄属植物根茎中的主要天然多酚，化学结构为1,7-双(4-羟基-3-甲氧基苯基)-1,6-庚二烯-3,5-二酮[14]。多项研究和实验表明，姜黄素具有抗炎、抗菌和抗癌作用[14]。然而，由于其水溶性较差，在口服给药时生物利用度较低[15]。在中性至碱性条件下，姜黄素容易降解[16]。因此，进行了多项研究以增强其吸收和在体内的循环时间[17],[18]。设计了一种自微乳化药物递送系统（SMEDDS），用于姜黄素纳米颗粒，从而提高了其在大脑和海马区的渗透性和生物活性[19]。一些生物聚合物具有天然的抗炎、抗菌特性和生物相容性，但也有一些缺乏这些特性，因此需要对它们进行改性[20]。

已有文献报道了多种用于合成两亲接枝共聚物的合成聚合物，但尚未有关于聚乳酸接枝木槿叶黏液两亲接枝共聚物在药物递送应用中的研究。因此，本研究采用微波辐射自由基辅助技术制备了聚乳酸接枝木槿叶黏液共聚物。该研究还将探讨这种多糖的天然特性及其在药物递送中的增强作用。此外，此前尚未有人使用微波辐射自由基辅助技术制备聚乳酸接枝HLM两亲接枝共聚物。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和¹³C核磁共振（13C NMR）确认了乳酸在HLM骨架上的接枝情况。此外，还进行了TGA、XRD、DLS和FESEM等表征分析。通过测量光学角和表面张力，评估了优化后的HLM-g-PLA的两亲性质。确定了优化后的G1等级姜黄素（CUR）在共聚物存在下的溶解度和渗透性。进行了血液相容性研究以评估共聚物的生物相容性，并通过蛋白质变性实验研究了其抗炎作用。还进行了抗菌实验以了解其抗菌效果。通过体外药物释放实验评估了控释性能。在白化小鼠身上进行了伤口愈合实验，以比较纯木槿叶黏液和优化后的G1等级两亲接枝共聚物的伤口愈合效果。通过测量乳液的Zeta电位和粒径分布，评估了G1等级的乳化性能。因此，这种两亲接枝共聚物可用于多种生物制药应用，如提高难溶药物的溶解度、作为乳化剂以及组织再生的支架[3]。

材料

木槿（Hibiscus rosa sinensis）叶片取自比拉理工学院（兰奇，贾坎德邦）。过硫酸铵（APS）购自Thermo Fischer，醋酸和丙酮购自Thermo。所有其他化学品和溶剂均为分析级。

木槿叶黏液（HLM）的提取过程

首先收集木槿（Hibiscus rosa sinensis）叶片并用水清洗以去除污垢和杂质。然后将叶片切成小块，浸泡在蒸馏水中一天。之后，分离出黏液

两亲接枝共聚物的合成

使用不同浓度的合成单体（乳酸）和氧化还原引发剂（APS），通过微波辐射自由基技术制备了多种等级的两亲接枝共聚物[22]，具体见表1和表2。在引发步骤中，APS与木槿叶黏液的羟基反应，作为自由基引发剂。由于其高极性，APS与黏液形成[-O(NH₄)₂S₂O₇]复合物。在微波作用下

结论

采用微波辅助自由基技术和APS作为引发剂，合成了聚乳酸接枝木槿叶黏液共聚物。选择最佳等级G1，因其具有最高的G%和GE%。通过FTIR、TGA、¹³C NMR、XRD和DLS测量确认了接枝效果。G1的光学角低于HLM，表明G1具有更好的表面活性和润湿性。发现G1的CMC较低，表明其具有优异的表面活性剂特性

CRediT作者贡献声明

乔伊迪普·巴塔查里亚（Joydeep Bhattacharyya）：研究工作。 比斯瓦萨拉蒂·巴萨克（Biswasarathi Basak）：撰写初稿、研究工作。 什雷亚·夏尔玛（Shreya Sharma）：撰写与编辑、撰写初稿。 阿卡什·蒙达尔（Akash Mondal）：撰写与编辑、撰写初稿、可视化处理、验证、软件使用、资源协调、项目管理、方法学设计、研究工作、资金筹集、概念构思。