微射流高壓納米均質機為納米包裹體系提供有力的設備基礎

黃酮類化合物在功能食品、保健品和醫藥行業都受到越來越多的關注，黃酮類化合物具很強的抗氧化和自由基清除能力、抗炎活性、抗腫瘤、調節脂質代謝等藥理活性，并且安全無毒，是開發藥物、功能食品和保健品的優良原料。

生物制劑中的類黃酮由于具有較高的氧化還原能力，對環境脅迫（熱、光、氧化和pH等）不穩定、敏感、易被破壞、滲透性差且生物利用度低。類黃酮提取物在臨床上的應用，仍有許多待解決的問題，如提取不穩定性、成分復雜、毒性風險等問題。而類黃酮的功效性取決于它的穩定性、生物活性、結構完整性和生物利用度。事實上，口服給藥類黃酮，只有極小部分分子被吸收，因為胃部停留時間短、滲透性差、溶解度低。并且它們在食品加工、分配或儲存過程中，或者在胃腸道環境（pH、酶、其他營養物質）中不穩定限制了它們生物活性和潛在的健康益處。此外，部分黃酮類物質氧化速度非?？?，導致棕色和/或不想要的氣味逐漸出現，失去了許多活性，同樣限制其應用。

常見植物源類黃酮物質：

1）花青素類：如飛燕草素（Cyanidin），花葵素（Pelargonidin），花翠素（Delphinidin）屬性：天然色素，對溫度、氧化、pH和光敏感，水溶性

2）黃酮醇類（Flavonols）：山奈酚（Kaempferol），槲皮素（Quercetin）屬性：食品中普遍的黃酮類化合物，對氧化、光和pH敏感，糖苷配基（aglycone）微溶于水而配糖體（glycosides）溶于水

3）黃烷醇（Flavanols）兒茶素（catechins）特性：對氧氣、光和pH敏感，止血劑，微溶于水

4）黃烷酮（Flavanones）：橙皮素（hesperetin），橙皮苷（hesperidin），柚皮素（Naringenin），柚皮苷（naringin）特性：對氧化、光和pH敏感，具有苦味，糖苷配基（aglycone）不溶于水而配糖體（glycosides）溶于水

5）黃酮（Flavones）：橘皮素（Tangeretin），川陳皮素（Nobiletin），甜橙黃酮（Sinensetin）特性：天然色素，對氧化和pH敏感，水溶性糖苷配基（aglycone）微溶于水而配糖體（glycosides）溶于水

6）異黃酮（Isoflavones）金雀異黃素（Genistein），7，4'-二羥基異黃酮（Daidzein），大豆黃素（Glycitein）對堿性pH敏感，止血劑，具有苦味，水溶性

納米包裹技術

納米包裹技術在制藥工業應用成熟，近些年來納米包裹技術在化妝品、功能食品工業中也得到越來越多的青睞。納米包裹技術的主要應用之一是生物活性化合物的納米包裹。在納米包裹過程中，除了具有生物活性保護作用外，其生物利用度也隨著納米尺寸效應提高，多項研究表面納米包裹后的活性物生物利用度增加了十幾倍甚至幾十倍。

以類黃酮包裹為例，不同納米包裹技術簡介：

1. 脂質體

脂質體通常包括由磷脂構成的單個或多重層狀球形結構。根據磷脂分子的雙親性，在水溶液中其疏水尾部聚集在一起，親水頭部暴露在水相中，形成單層微膠束或具有雙分子層結構的封閉囊泡，雙分子層中的疏水區域可用來裝載非極性物質。同時，脂質體的磷脂雙分子層與生物膜的結構相似，易被組織吸收且無毒性，故可用于提高營養物質的生物可及性和吸收率。Wolfram等人使用薄層蒸發技術制備脂質體用于裝載橙皮素，避免了有毒增溶劑的使用，同時能使橙皮素在血漿中長時間保持穩定，免遭降解，且有較好的藥物釋放特性。橙皮素-脂質體復合物在H441肺癌細胞和MDA-MB-231乳腺癌細胞中顯示出的抗增殖活性均顯著高于單獨使用橙皮素或脂質體，這可能由于脂質體能更好地與細胞膜融合，使包合物更易被細胞吸收而發揮更強功效。Wang等人使用薄膜水化分散法制備脂質體并裝載柚皮素，裝載率達72.2%。體外釋放實驗表明，柚皮素-脂質體復合物相較于柚皮素在鹽酸溶液、醋酸鹽緩沖液和磷酸鹽緩沖液中的釋放率均有顯著提高；體內動物實驗表明，依據藥時曲線面積，脂質體運載體系能提高柚皮素的口服生物利用率約13.44倍，且能顯著提高柚皮素在以肝臟為主的各類器官中的分布濃度。因此，脂質體運載體系是改善柚皮素溶解性和提高其生物利用度的一種優良方法。

 脂質體納米包裹示意

2 納米乳

納米乳包裹運載體系是由兩種及以上互不相溶的液體相互混合而成，主要包括水/油（W/O）、油/水（O/W）、油/水/油（O/W/O）和水/油/水（W/O/W）幾種種類型，可用來保護活性成分防止降解、提高溶解性以及促進其更好地被生物體吸收，從而提高營養物質的口服生物利用度。Ting等人利用納米乳運載體系制備橘皮素乳濁液，發現其在結腸癌細胞系HCT116和HT29中的抗增殖活性有顯著提升；通過構建結腸炎相關結腸腫瘤生成小鼠模型，證明乳液運載體系能有效增強橘皮素在體內的抗結腸癌發展和調節腫瘤相關蛋白表達的活性。體外和體內實驗均證實乳液運載體系是提高橘皮素口服生物利用度的一種有效途徑。Gonçalvesetal.采用高壓乳化技術制備槲皮素納米乳液，極大地提高了槲皮素在水中的溶解度，并且可有效防止槲皮素降解。該研究主要探究了3種不同的乳化劑對形成槲皮素納米粒的影響，結果表明辛烯基琥珀酸酐淀粉不適合用于槲皮素的包封，而卵磷脂的包封率高達76%，是最合適的乳化劑。

 納米乳包裹載體技術示意

3 環糊精類包封

分子內含包封主要利用環糊精作為壁材。環糊精是一類具有三維中空環狀結構的低聚糖，可將物質疏水性部分包裹在非極性的空腔中，親水性部分暴露在外端與環糊精的羥基一同增加整體的水溶性，并且無毒，對光、熱、堿穩定，常被用作活性物質的包埋材料。環糊精包封類黃酮最大的優勢在于提高其水溶性。Shulmanetal.使用HP-β-CD包埋柚皮素，使其溶解度從36±1μM增加到15.8±1.4mM，提高了437倍；采用Caco-2單層細胞模型評價包埋前后柚皮素的穿透性，從基底層中檢測出柚皮素濃度由0.04±0.02μM增加到0.51±0.07μM，HP-β-CD使其細胞穿透率提高11倍；通過建立大鼠模型，分別灌胃柚皮素和HP-β-CD包埋的柚皮素，取血液分析，發現包埋前后其藥物代謝速率增加7.4倍，血液中柚皮素的最大濃度Cmax增加14.6倍，證明HP-β-CD能顯著提高柚皮素的生物利用度。Yangetal.利用β-CD及其衍生物DM-β-CD、TM-β-CD和HP-β-CD等包埋橙皮素，通過X射線衍射（XRD）、差示掃描量熱法（DSC）、掃描電子顯微鏡(SEM）、1H和2D核磁共振以及紫外-可見光譜等技術手段，多方位評價了包合物的結構特性、包埋方式以及溶解性、穩定性等。結果顯示，這些包埋方式均能顯著性提高橙皮素的水溶性和穩定性。

4 聚合物納米包裹

納米包封是將材料包封進小泡或具有納米(或亞微米)大小的聚合物壁材中。膠束、生物聚合物為基礎的載體已經用于添加劑和增補劑的遞送，用于食品和飲料產品。聚合物包封是微膠囊化的延伸，多年來一直被食品工業用作食品配料和添加劑。這些納米材料具有以下優點：在加工和儲存過程中保護原料和添加劑，掩蓋不愉悅氣味，控制添加劑的釋放，更好地分散水不溶性食品成分和添加劑，以及提高對包封的營養物質和補充物的吸收。納米包封保護生物活性化合物，如維生素、抗氧化劑、蛋白質和脂類以及碳水化合物，可增強功能性食品的功能性和穩定性。聚合物納米膠束作為一種新型的遞送體系，可用于水溶性差和具有兩親性的酚類物質的納米封裝。它們具有親水殼和疏水核的共聚物二嵌段結構。Kumari等用聚丙交酯（PLA）包封槲皮素，粒徑大小為130nm，增強了槲皮素的溶解性和穩定性。

5 多糖與蛋白納米遞送體系

納米遞送體系是指將營養物質或生物活性物質包封在生物聚合物中，以達到保護效果的有效方式。它不僅可以屏蔽加工條件（高溫）和胃部環境（強酸）對生物活性物質的影響，還具有緩釋和控釋的作用，從而提高生物活性物質在消化過程中的生物可及性，腸黏膜和腸上皮細胞滲透性。天然的多糖和蛋白質因其良好的生物相容性、可再生性、可降解性和安全無毒被廣泛應用于食品和醫藥工業中。蛋白，如酪蛋白、乳清蛋白和玉米醇溶蛋白等，以及多糖，纖維素、殼聚糖、阿拉伯膠等常被用作活性物質的包封載體。乳清分離蛋白/阿拉伯膠的復合微膠囊和酪蛋白/黃耆膠的復合凝聚物顯著提高了類胡蘿卜素的溶解性、穩定性和抗氧化活性。姜黃素包封在殼聚糖-三聚磷酸納米粒子穩定的皮克林乳液中，具有良好的膠體穩定性和長時間的緩釋性，從而提高了姜黃素的生物利用度。此外，利用脂質體包封姜黃素后，可保護其免受胃腸道的降解，進而血漿濃度顯著提高，同時意味著生物活性和生物利用度也得到提高。因此，基于多糖和蛋白的遞送體系也是一種改善類黃酮生物利用度的有效方式。

眾多納米包裹體系制備過程中，粒徑的納米化控制尤為重要，高壓微流化器（微射流高壓納米均質機）為納米包裹體系提供了有力的設備基礎。