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本研究通过合成蟹壳衍生碳点（C-CDs）与白藜芦醇的复合物（CR），利用紫外-可见光谱、荧光光谱等技术揭示了两者通过内滤效应和静态淬灭机制相互作用，显著提升白藜芦醇的水溶性（CR4达9.03倍）、光稳定性（紫外光稳定性提高34.06%）及抗氧化（ABTS+清除率达97.87%）和抗菌活性（对金黄色葡萄球菌等有效），为开发天然纳米载体增强功能成分应用提供新策略。
王美慧|杜晓|李飞|邓毅|李家辉|孔宝华|刘倩|王辉
中国黑龙江省哈尔滨市东北农业大学食品科学学院，邮编150030
摘要
白藜芦醇因其健康益处而受到广泛关注，但由于其稳定性差和生物利用度低，实际应用受到限制。在本研究中，我们通过将白藜芦醇与蟹壳衍生的碳点（C-CDs）结合，合成了一系列复合物（CR），并系统地研究了C-CDs与白藜芦醇之间的相互作用对CR性质的影响。结果表明，白藜芦醇通过内部过滤效应和静态淬灭机制抑制了C-CDs的发光。C-CDs显著提高了白藜芦醇的水溶性和光稳定性（P < 0.05）。含有40毫克白藜芦醇的CR4的水溶性是游离白藜芦醇的9.03倍，其紫外线稳定性比游离白藜芦醇高34.06%。此外，C-CDs的淬灭作用还增强了白藜芦醇的抗氧化和抗菌性能。在50微克/毫升白藜芦醇当量的条件下，CR4对ABTS+自由基的清除率显著提高，这归因于白藜芦醇水溶性的增加，达到了97.87%。CR4对金黄色葡萄球菌等腐败细菌表现出明显的抗菌效果。这些结果表明，C-CDs可以作为合适的纳米载体，提高疏水性生物活性成分的水溶性、光稳定性和抗氧化及抗菌能力。
引言
白藜芦醇（3,4′,5-三羟基芪）是一种常见的疏水性多酚，来源于多种水果和坚果，如葡萄和花生（Tavassoli等人，2024年）。白藜芦醇具有多种功能特性，如抗氧化、抗衰老、抗炎、抗菌和抗动脉粥样硬化作用，以及血管保护作用。它被广泛用作膳食补充剂，推荐每日摄入量可达150毫克，并适用于食品加工（Singh等人，2015年）。除了健康益处外，白藜芦醇还因其抗菌作用可用于食品保存。作为一种有前景的生物活性化合物，白藜芦醇是提高食品质量和包装系统安全性的天然替代品（Bahramian等人，2024年）。然而，白藜芦醇的水溶性差限制了其口服生物利用度（低于1%）和抗菌效果（Vestergaard & Ingmer，2019年）。此外，白藜芦醇对紫外线（UV）辐射敏感，在90分钟的紫外线照射下，80%的顺式结构会转化为反式结构或降解，导致生物活性下降。因此，提高白藜芦醇的水溶性、光稳定性和生物活性是其在医药和食品领域应用的关键（Tavassoli等人，2025年）。
可以通过多种方法改善白藜芦醇的局限性，如微胶囊、胶束、脂质体、乳液和纳米颗粒。所有这些载体都具有高比表面积、良好的水溶性和高生物利用度。例如，蛋白质、淀粉和脂质体（Baek等人，2023年）被用于制备纳米颗粒，从而提高了白藜芦醇的溶解度和稳定性。Choi等人（2022年）发现，将马铃薯淀粉颗粒与白藜芦醇结合后，白藜芦醇的紫外线稳定性和生物利用度有所提高，但与游离白藜芦醇相比，2,2-二苯基-1-吡啶肼（DPPH）抗氧化活性没有显著差异（P > 0.05）。同样，其水溶性增加了400倍，但甲基-β-环糊精与白藜芦醇结合后，对DPPH自由基的清除效果没有显著差异（P > 0.05）（Duarte等人，2015年）。虽然这些常见的纳米载体能有效提高白藜芦醇的水溶性和稳定性，但它们的抗氧化和抑菌能力有限，从而仅能轻微增强其生物活性，限制了白藜芦醇的潜在应用。因此，有必要开发绿色、安全且有效的方法来提高白藜芦醇的水溶性、稳定性、抗氧化活性和抗菌能力。
碳点（CDs）是一类新型的零维碳纳米材料，具有多种优良特性，包括水溶性、光致发光、低细胞毒性、良好的生物相容性和出色的光稳定性。此外，它们的合成相对简单，某些CDs还具有抗氧化和抗菌能力（Tohamy，2025年）。Kousheh等人（2020年）通过水热法从嗜酸乳杆菌无细胞上清液中合成了抗菌性的环二羟基苯甲酸酯（CDs）并进行了表征。实验研究表明，与AMP相比，CDs对2,2-二苯基-1-丙胺（DPPH）、2,2'-偶氮二（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）（ABTS）和羟基自由基的清除能力显著增强，相应的半最大抑制浓度（IC50）分别为10.240、7.265和574.730微克/毫升（Feng等人，2023年）。CDs在医学领域被广泛用作载体，但其在生物活性物质中的应用研究有限。N掺杂的CDs与聚吡咯纳米颗粒结合用于生物成像和光热治疗。研究人员还利用N掺杂CDs的pH依赖性特性来靶向输送阿霉素进行癌症治疗。此外，研究表明CDs可以提高某些物质的溶解度和生物利用度。CDs在医学领域被广泛用作载体，但在生物活性物质中的应用研究仍有限。在食品包装领域，Mao等人（2025年）使用天然植物多酚绿原酸作为碳源，通过温和的合成方法制备了绿原酸碳点。Jv等人（2023年）报告称，将叶黄素与CDs混合后，其光稳定性和协同氧化活性得到增强。根据现有文献，引入CDs有望解决白藜芦醇的局限性。然而，目前尚无关于使用CDs作为纳米载体来提高白藜芦醇的水溶性、光稳定性、抗氧化性能和抗菌效果的报道。
本研究合成了具有抗菌和抗氧化特性的蟹壳衍生物CD-白藜芦醇复合物（CR），以解决白藜芦醇水溶性差和对紫外线辐射敏感的问题。使用紫外-可见光（UV-vis）光谱仪、荧光光谱仪、傅里叶变换红外（FT-IR）光谱仪、X射线衍射仪（XRD）和差示扫描量热法（DSC）测量了C-CDs与白藜芦醇之间的相互作用。C-CDs作为一种新的输送系统，用于提高疏水性白藜芦醇的水溶性。此外，还通过透射电子显微镜（TEM）观察了C-CDs、白藜芦醇和CR的形态。最后，评估了C-CDs、游离白藜芦醇和CR的光稳定性、抗氧化活性和抗菌能力。
材料
蟹壳购自中国黑龙江省哈尔滨市的Trust Mart超市。白藜芦醇（纯度99%）购自上海源业生物有限公司（上海）。2,2-二苯基-1-吡啶肼（DPPH）和2,2'-偶氮二（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）二铵盐（ABTS+）购自上海新华药业试剂有限公司（上海）。本研究中使用的其他化学品和试剂均为分析级。
碳点（C-CDs）的制备
蟹壳碳点（C-CDs）的制备...
C-CDs的荧光光谱和复合物的UV-vis光谱
研究了C-CDs的荧光发射光谱对激发波长的依赖性。如图1 A所示，随着激发波长从350纳米增加到400纳米，发射峰从442纳米明显红移至474纳米。这表明C-CDs的荧光具有激发依赖性，说明C-CDs的成功合成（Sun等人，2023年）。
结论
本研究采用水热法成功合成了C-CDs，并制备了C-CDs与白藜芦醇的复合物（CR）。结果表明，白藜芦醇通过内部过滤效应和静态淬灭机制抑制了C-CDs的发光。此外，C-CDs提高了白藜芦醇的水溶性和光稳定性。与其他实验组相比，CR4表现出最高的负载效率、最佳的亲水性和最强的光稳定性。
CRediT作者贡献声明
杜晓：正式分析、概念化。
王美慧：撰写初稿、可视化、数据整理。
李家辉：指导、方法学设计。
孔宝华：指导。
李飞：研究、正式分析。
邓毅：指导、方法学设计、概念化。
刘倩：指导。
王辉：撰写、审稿与编辑、资金获取、概念化。
未引用参考文献
Singh等人，2015年；Tejwan等人，2022年；Wang等人，2024年；Wang等人，2024年。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（32302129）的支持。
