《Pharmacological Research - Natural Products》：Synthesis, characterization and pharmacological evaluation of gossypetin encapsulated silk fibroin nanoparticles for colorectal cancer therapy
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Muthulakshmi Muthumanickam | Rameshthangam Palanivel
印度泰米尔纳德邦卡拉伊库迪阿拉加帕大学生物技术系 – 630003
摘要
棉皮素是一种众所周知的生物类黄酮，具有多种治疗应用。然而，由于其溶解速度慢、在肠道中的代谢率高以
Muthulakshmi Muthumanickam | Rameshthangam Palanivel
印度泰米尔纳德邦卡拉伊库迪阿拉加帕大学生物技术系 – 630003
摘要
棉皮素是一种众所周知的生物类黄酮，具有多种治疗应用。然而，由于其溶解速度慢、在肠道中的代谢率高以及在水中的溶解度有限，其在治疗过程中的生物利用度较低。由于纳米载体（如生物聚合物纳米颗粒）具有较大的表面积和紧凑的结构，因此成为提高棉皮素治疗效果的研究重点。家蚕（Bombyx mori）产生的丝素纤维是一种生物相容性良好、可生物降解的材料，具有两亲性化学结构和强大的机械性能，使其成为可控释放药物递送系统的理想选择。本研究通过脱溶法探讨了G-SNPs的潜力，并通过DLS、FTIR和TGA对其进行了表征。MTT实验用于检测细胞毒性，而Western blot分析和基于荧光的标记技术验证了细胞凋亡现象。研究结果表明，148纳米大小的G-SNPs纳米颗粒具有优异的包封效率。光谱学研究显示了有效的药物释放控制能力。细胞毒性实验的结果表明，G-SNPs对结肠癌细胞具有显著的抗癌潜力。Western blot分析和基于荧光的标记技术证实了细胞凋亡，并显示了Bax和Bcl-2蛋白表达的变化。总之，载有棉皮素的丝素纤维纳米颗粒作为一种可生物降解且生物相容的递送技术，有可能用于结肠癌细胞的治疗。
引言
2022年，结肠癌（CRC）导致全球近904,000人死亡，新增病例达190万例，使其成为第三大常见癌症和第二大癌症相关死亡原因[1]。预计到2040年，结肠癌的年死亡人数将上升至160万，新增病例将达到320万。化疗和手术是结肠癌的常见治疗方法，但它们存在许多副作用[2]。因此，人们进行了大量研究以寻找安全有效的天然物质来预防结肠癌细胞。来自植物提取物的黄酮类化合物无毒、易于获取、价格合理，并具有多种生物活性，包括抗病毒、抗氧化和抗癌作用，使其成为良好的化疗药物[3]。根据Muthulakshmi Muthumanickam和Rameshthangam Palanivel在2025年的研究[4]，棉皮素具有抗癌和抗氧化特性。然而，黄酮类化合物的水溶性低、分子稳定性差以及吸收能力有限，导致其生物利用度不足[5]。科学家们开发了多种方法来提高其治疗效果和生物利用度。除了无机物、聚合物和固体脂质纳米颗粒外，天然和合成的纳米颗粒也被研究作为纳米载体。纳米颗粒的独特特性（如微小尺寸和靶向细胞或组织的能力）使其近年来应用日益增多。因此，它们成为提高药物生物利用度、疗效和溶解度的潜在递送工具[6]。家蚕茧中含有一种名为丝素纤维（S）的蛋白质和天然聚合物。由于其广泛的可用性、低成本以及无毒、环境稳定性、生物相容性和可控的生物降解速率等内在特性，将其作为生物材料和纳米载体非常理想[7]。丝素纤维的主要结构由疏水性氨基酸甘氨酸、丙氨酸和丝氨酸组成，而共聚物则包含亲水性和疏水性成分。丝素纤维是一种蛋白质，因此可以被蛋白酶（如肌动酶、羧化酶和胰凝乳蛋白酶）生物降解。然而，在丝素纤维的生产过程中，可以通过改变结晶（β-折叠）程度来调节和延缓其生物降解速率[8]。由于其公认的生物相容性、可控降解性、尺寸、形状以及药物装载和释放能力，丝素纤维纳米颗粒（SNPs）比传统的丝素纤维结构更适合作为递送工具[9]。由于纳米颗粒体积小，它们能够进入微小毛细血管，从而促进细胞对药物的吸收。丝素纤维纳米颗粒可以将抗癌药物输送到肿瘤细胞，这些纳米颗粒也是有前景的靶向递送系统。已有多种药物被装载到SNPs中用于递送，包括胰岛素[10]、顺铂[11]、多柔比星[12]、吲哚美辛[13]和槲皮素[14]。此外，许多研究人员还研究了姜黄素封装的SNPs[15]；Gupta等人使用毛细管微点法制备了尺寸小于100纳米的姜黄素装载丝素纤维纳米颗粒，但这一制备过程具有挑战性且产率较低[16]。本研究的目的是利用丝素纤维纳米颗粒递送棉皮素来治疗结肠癌。同时，该研究还解释了装载有棉皮素的SNPs展示抗癌特性的细胞凋亡过程。通过使用SNPs递送棉皮素，这些研究结果可能为结肠癌的新疗法开发提供重要见解。
部分摘录
材料
Fibro Healing Wound Care Pvt. Ltd.提供了丝素纤维，Sigma-Aldrich提供了棉皮素。Research Laboratories Sisco Pvt. Ltd.提供了无水乙醇。所使用的微生物包括Klebsiella pneumoniae（MTCC432）、Staphylococcus aureus（ATCC 23235）、Escherichia coli（MTCC 443）和Enterococcus faecalis（ATCC 51299），这些微生物均购自印度SRL公司；抗微生物实验使用了Muller Hinton琼脂。
将棉皮素封装到SNPs中
棉皮素是一种天然存在的黄酮类化合物，具有多种治疗特性。但由于其疏水性，其在水中的溶解度很低，因此治疗效果受到限制。纳米颗粒封装是一种解决这一问题的方法。通过脱溶法，棉皮素被有效地封装到SNPs中。图S2 A和B显示了棉皮素装载量与SNPs的比例（1:5、1:10、1:20和1:40）以及装载效率。
结论
棉皮素的成功封装及其与丝素纤维纳米颗粒的结合，展示了其优异的装载效率、稳定性以及均匀的粒径分布。装载有棉皮素的SNPs作为结肠癌治疗的药物递送工具具有巨大潜力。使用装载有棉皮素的SNPs可以改善抗癌药物的靶向性和分布，从而可能使结肠癌的治疗更加安全和有效。
CRediT作者贡献声明
Rameshthangam Palanivel：撰写 – 审稿与编辑、可视化、验证、监督、方法学设计、实验实施、数据分析、概念构思。Muthulakshmi Muthumanickam：撰写 – 原稿撰写、方法学设计、数据分析、概念构思。
作者声明以下可能构成潜在利益冲突的财务利益和个人关系：Rameshthangam Palanivel博士表示获得了阿拉加帕大学生物技术系的财务支持；她在该部门任职。Rameshthangam Palanivel博士拥有来自植物pongamia pinnata的新抗病毒剂的专利。
作者感谢阿拉加帕大学RUSA 2.0项目（F. 24-51/2014U）提供的学术支持。
作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
