CN106692978B - 一种玉米醇溶蛋白/蛋白质-多糖静电复合物核/壳型纳米载体及其制备方法和应用 - Google Patents

一种玉米醇溶蛋白/蛋白质-多糖静电复合物核/壳型纳米载体及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种玉米醇溶蛋白/蛋白质‑多糖静电复合物核/壳型纳米载体，其为纳米微球，以玉米醇溶蛋白为核，外部包裹蛋白质‑多糖静电复合物作为壳体。本发明还公开该纳米载体的制备方法以及应用。所述的纳米载体粒径分布范围窄，酸碱稳定性和耐热性好，可用于包埋能溶于乙醇的药物、食品功能性成分及植物化学物，以增加其在水中的溶解度，提升被包埋成分的稳定和生物利用度，提升这些成分的药效或保健功能。

Description

一种玉米醇溶蛋白/蛋白质-多糖静电复合物核/壳型纳米载 体及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种天然的生物高分子纳米载体，尤其涉及一种玉米醇溶蛋白/蛋白质-多糖静电复合物核/壳型纳米载体，同时本发明还涉及该纳米载体的制备方法和应用。
背景技术
一些弱极性的药物(如抗癌药物)及食品功能性成分(如醇溶性多酚)能溶于乙醇，但在水中溶解性很低，从而影响口服后的生物利用度及生物活性，限制其在药物和保健食品中的应用。将这些药物或者食品功能性成分与玉米醇溶蛋白一起溶解在乙醇溶液中，以反溶剂法制备负载这些成分的玉米醇溶蛋白纳米载体，是提高其在水中的溶解性和生物利用度的有效途径。但玉米醇溶蛋白是高度疏水性的蛋白质，在水相体系中，玉米醇溶蛋白纳米载体因疏水相互作用而聚集，而且干燥后的纳米载体无法重新分散在水中。因此，单纯由玉米醇溶蛋白制成的纳米载体实际应用受到限制。有文献报道，将玉米醇溶蛋白的乙醇溶液分散到酪蛋白酸钠溶液中，以稳定玉米醇溶蛋白纳米载体，制得的干燥颗粒在水中具有较好的重分散性。但该方法使用的酪朊酸钠浓度较高(高于1.0％)，从而导致最终制得的纳米载体中药物载量较低。同时，因酪朊酸钠的等电点pI为pH4.5，导致弱酸性条件下纳米载体因酪朊酸钠的静电排斥作用减弱变得不稳定。发明人也报道过以阴离子多糖如果胶、海藻酸钠等在酸性条件下(pH4.0)发生静电作用来稳定玉米醇溶蛋白纳米载体。所用的多糖浓度明显低于酪朊酸钠，但多糖对纳米载体稳定性的影响明显受到多糖的表面电荷及水相pH的影响如果胶作为稳定剂时，在pH6.0～6.5条件下颗粒不稳定，而海藻酸钠作为稳定剂时，在pH6.5～7.0、pH3.0时稳定性较差。同时，我们以醇溶性多酚为包埋对象，制得的纳米载体加热后的稳定性较差，70℃加热10min，颗粒即发生聚集沉淀。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种玉米醇溶蛋白/蛋白质-多糖静电复合物核/壳型纳米载体，其粒径分布范围窄，酸碱稳定性和耐热性好，可用于包埋能溶于乙醇的药物和食品功能性成分及植物化学物，以增加其在水中的溶解度，提升被包埋成分的稳定和生物利用度，提升这些成分的药效或保健功能。
具体地，本发明提供一种玉米醇溶蛋白/蛋白质-多糖静电复合物核/壳型纳米载体，其为纳米微球，以玉米醇溶蛋白为核，外部包裹蛋白质-多糖静电复合物作为壳体。
所述的纳米载体为光滑或比较光滑的球形，平均粒径范围在150～350nm，多分散性指数PDI为0.1～0.3。
所述多糖采用阴离子多糖，包括但不限于果胶、海藻酸钠、黄原胶、卡拉胶和羧甲基纤维素中的一种。所述蛋白质优选采用线性分子构象的蛋白质，包括但不限于酪朊酸钠和明胶中的一种。
本发明的目的之二是提供一种上述玉米醇溶蛋白/蛋白质-多糖静电复合物核/壳型纳米载体的制备方法。
具体地，所述玉米醇溶蛋白/蛋白质-多糖静电复合物核/壳型纳米载体的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备玉米醇溶蛋白纳米载体：将玉米醇溶蛋白溶解乙醇-水溶液中，然后边搅拌边分散到pH2.0～4.0的酸性水中，搅拌均匀后蒸发去除乙醇，而后补充酸性水至蒸发前的体积，得到玉米醇溶蛋白纳米载体分散液；
(2)制备蛋白质-多糖静电复合物：分别配制多糖溶液和蛋白质溶液，然后将多糖溶液和蛋白质溶液混合，使最终的蛋白质-多糖混合液中多糖﹕蛋白质的质量比为1:9～9:1，将混合溶液的pH调到pH4.0～6.0，此时蛋白质与多糖发生静电相互作用形成蛋白质-多糖静电复合物；
(3)制备纳米载体：将所述玉米醇溶蛋白纳米载体分散液分散到蛋白质-多糖混合溶液中，混合的体积比1:1～1:3，将形成的复合纳米载体分散液经冷冻干燥或喷雾干燥制得纳米载体粉末。
所述步骤(1)中，所述玉米醇溶蛋白的乙醇-水溶液：酸性水的体积比范围为1:3～1:10。搅拌器的转速800～1200转/min，完全加入后继续搅拌3～5min。所述玉米醇溶蛋白纳米载体分散液中的纳米载体的粒径约为60～80nm。
所述步骤(2)中，所述多糖溶液和蛋白质溶液浓度分别为0.1％～0.2％(w/v)。所述的多糖溶液制备方法是将多糖搅拌分散到水中，经加热到70℃～90℃，搅拌20-30min，冷却到常温，所述的蛋白质溶液可以采用冷水直接搅拌溶解或加热溶解的方法制备。所述多糖采用阴离子多糖，包括但不限于果胶、海藻酸钠、黄原胶、卡拉胶和羧甲基纤维素中的一种。所述蛋白质优选采用线性分子构象的蛋白质，包括但不限于酪朊酸钠和明胶中的一种。
所述步骤(3)中，因玉米醇溶蛋白的等电点为pH6.2，混合后蛋白质-多糖的静电复合物吸附到玉米醇溶蛋白纳米载体表面形成核/壳型结构，颗粒的平均粒径为150～350nm，纳米载体粒径的多分散性指数PDI为0.1～03。
本发明的目的之三在于提供上述玉米醇溶蛋白/蛋白质-多糖静电复合物核/壳型纳米载体的用途。
具体地，所述用途涉及所述玉米醇溶蛋白/蛋白质-多糖静电复合物核/壳型纳米载体作为药物载体的应用，尤其是作为小分子药物载体的应用。
本发明所述用途还涉及所述玉米醇溶蛋白/蛋白质-多糖静电复合物核/壳型纳米载体作为包埋能溶于乙醇的食品生物活性成分或植物化学物的载体的应用。所述能溶于乙醇的食品生物活性成分和植物化学物包括：姜黄素及白藜芦醇等醇溶性多酚、百里香酚、柑桔黄酮、维生素D3、共轭亚油酸、β-胡萝卜素等。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明制备的纳米载体的颗粒分散液在酸性至中性pH范围内都有极好的稳定性，粒径范围在150～350nm。
2.本发明制备的纳米载体为光滑的球形结构，颗粒大小高度集中，粒径分布范围窄(PDI为0.1～03)。
3.本发明制备的纳米载体分散液具有优异的热稳定性，在pH7.0时80℃加热40min，颗粒的平均粒径与未加热时相比没有明显的变化。
4.本发明提供的纳米载体对脂溶性药物或食品功能性成分的包埋效率高达80～90％
5.本发明提供的纳米载体对脂溶性药物或食品功能性成分的载量可以高达10％以上，经体外模拟消化实验证明能明显增加这些成分在消化液中的浓度。
附图说明
图1是玉米醇溶蛋白/明胶-果胶纳米载体的扫描电镜图。
图2是载有姜黄素的玉米醇溶蛋白/明胶-果胶纳米载体分散液在不同pH水相中的平均粒径的条形图。
图3是载有姜黄素的玉米醇溶蛋白/明胶-果胶纳米载体pH7时80℃加热不同时间时纳米载体的平均粒径的条形图。
具体实施方式
以下实施例用于阐明与实施本发明，属于发明的保护范围，本技术领域的普通技术人员根据以上公开的内容均可实现本发明的目的。
实施例1
(1)制备负载姜黄素的玉米醇溶蛋白纳米载体：将姜黄素和玉米醇溶蛋白溶解在85％(v/v)的乙醇-水溶液中，然后以注射器注射到pH4.0的水中，玉米醇溶蛋白的乙醇-水溶液：酸性水的体积比范围为1:4，加入玉米醇溶蛋白的乙醇-水溶液的同时，以磁力搅拌器搅拌，搅拌器的转速800转/min，完全加入后继续搅拌3min，以旋转蒸发器蒸发除去乙醇，并加入相同体积的酸性水以补充到蒸发前的体积，制得玉米醇溶蛋白纳米载体分散液，纳米载体的粒径约为60～80nm。
(2)制备蛋白质-多糖静电复合物：配制浓度0.2％(w/v)的果胶溶液和0.2％(w/v)明胶溶液(采用加热搅拌溶解的方法)，然后将相同浓度的果胶溶液和明胶溶液混合，使最终的蛋白质-多糖混合液中多糖﹕蛋白质的比例为7﹕3，将混合溶液的pH调到pH5.0，此时蛋白质与多糖发生静电相互作用形成复合物。
(3)将上述制备的玉米醇溶蛋白纳米载体分散液分散到蛋白质-多糖混合溶液中，混合的体积比1:1，因玉米醇溶蛋白的等电点为pH6.2，混合后蛋白质-多糖的静电复合物吸附到玉米醇溶蛋白纳米载体表面形成核/壳型结构，颗粒的平均粒径为250nm，纳米载体粒径的多分散性指数PDI为0.23，将形成的复合纳米载体分散液经冷冻干燥或喷雾干燥可制得纳米载体粉末。如图1显示，经过实验证明，所得的纳米载体在不同pH水中平均粒径变化小，酸碱性稳定，如图2所示。而在pH为7时，80℃加热40分钟纳米载体的平均粒径没有发生变化，对热稳定(图3)。
采用该方法制备的纳米载体度姜黄素的包埋率达87％，姜黄素在纳米载体中的含量高达8％，可以极大的增加姜黄素在水中的含量(未包埋的姜黄素粉末在水中的溶解度只有ng的数量级，而包埋后的姜黄素在水中的浓度可达mg级。)
实施例2
(1)制备负载白藜芦醇的玉米醇溶蛋白纳米载体：将白藜芦醇、玉米醇溶蛋白溶解在80％(v/v)的乙醇-水溶液中，然后以注射器注射到pH4.0的水中，玉米醇溶蛋白的乙醇-水溶液：酸性水的体积比范围为1:4，加入玉米醇溶蛋白的乙醇-水溶液的同时，以磁力搅拌器搅拌，搅拌器的转速1200转/min，完全加入后继续搅拌3min，以旋转蒸发器蒸发除去乙醇，并加入相同体积的酸性水以补充到蒸发前的体积，制得玉米醇溶蛋白纳米载体分散液，纳米载体的粒径约为60～80nm。
(2)制备蛋白质-多糖静电复合物：配制浓度0.2％(w/v)的果胶溶液和0.2％(w/v)酪朊酸钠溶液(果胶、酪朊酸钠溶液都采用分散在水中，加热搅拌溶解的方法制备)，然后将相同浓度的果胶溶液和明胶溶液混合，使最终的蛋白质-多糖混合液中多糖﹕蛋白质的比例为8﹕2，将混合溶液的pH调到pH4.0，此时蛋白质与多糖发生静电相互作用形成复合物。
(3)将上述制备的玉米醇溶蛋白纳米载体分散液分散到蛋白质-多糖混合溶液中，混合的体积比1:1，因玉米醇溶蛋白的等电点为pH6.2，混合后蛋白质-多糖的静电复合物吸附到玉米醇溶蛋白纳米载体表面形成核/壳型结构，颗粒的平均粒径为240nm，纳米载体粒径的多分散性指数PDI为0.25，将形成的复合纳米载体分散液经冷冻干燥或喷雾干燥可制得纳米载体粉末。纳米载体的微观结构类似于图1，经过实验证明，所得的纳米载体在不同pH水中平均粒径变化小，在中性及酸性pH稳定，而在pH为7时，80℃加热40分钟纳米载体的平均粒径没有发生变化，对热稳定。
采用该方法制备的纳米载体对白藜芦醇的包埋率达85％，姜黄素在纳米载体中的含量高达10％，可以极大的增加白藜芦醇在水中的含量。
实施例3
(1)制备负载白藜芦醇的玉米醇溶蛋白纳米载体：将白藜芦醇、玉米醇溶蛋白溶解在85％(v/v)的乙醇-水溶液中，然后以注射器注射到pH4的水中，玉米醇溶蛋白的乙醇-水溶液：酸性水的体积比范围为1:5，加入玉米醇溶蛋白的乙醇-水溶液的同时，以磁力搅拌器搅拌，搅拌器的转速1000转/min，完全加入后继续搅拌3min，以旋转蒸发器蒸发除去乙醇，并加入相同体积的酸性水以补充到蒸发前的体积，制得玉米醇溶蛋白纳米载体分散液，纳米载体的粒径约为60～80nm。
(2)制备蛋白质-多糖静电复合物：配制浓度0.15％(w/v)的海藻酸钠溶液和0.15％(w/v)酪朊酸钠溶液(采用加热，分散搅拌溶解的方法)，然后将相同浓度的果胶溶液和明胶溶液混合，使最终的蛋白质-多糖混合液中多糖﹕蛋白质的比例为7﹕3，将混合溶液的pH调到pH5.0，此时蛋白质与多糖发生静电相互作用形成复合物。
(3)将上述制备的玉米醇溶蛋白纳米载体分散液分散到蛋白质-多糖混合溶液中，混合的体积比1:1.25，因玉米醇溶蛋白的等电点为pH6.2，混合后蛋白质-多糖的静电复合物吸附到玉米醇溶蛋白纳米载体表面形成核/壳型结构，颗粒的平均粒径为350nm，纳米载体粒径的多分散性指数PDI为0.26，将形成的复合纳米载体分散液经冷冻干燥或喷雾干燥制得可纳米载体粉末。纳米载体的微观结构类似于图1显示，经过实验证明，所得的纳米载体在不同pH水中平均粒径变化小，酸碱性稳定，而在pH为7时，80℃加热40分钟纳米载体的平均粒径没有发生变化，对热稳定。
采用该方法制备的纳米载体对白藜芦醇的包埋率达80％，姜黄素在纳米载体中的含量高达10％，可以极大的增加白藜芦醇在水中的含量。
本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种玉米醇溶蛋白/蛋白质-多糖静电复合物核/壳型纳米载体，其特征是，其为纳米微球，以玉米醇溶蛋白为核，外部包裹蛋白质-多糖质静电复合物作为壳体，所述的纳米载体为光滑或比较光滑的球形，平均粒径范围在150～350nm，多分散性指数PDI为0.1～0.3，所述多糖采用阴离子多糖，选自果胶、海藻酸钠、黄原胶、卡拉胶和羧甲基纤维素中的一种；所述蛋白质采用线性分子构象的蛋白质，选自酪朊酸钠和明胶中的一种，其由以下方法制备而成：
包括以下步骤：
(1)制备玉米醇溶蛋白纳米载体：将玉米醇溶蛋白溶解乙醇-水溶液中，然后边搅拌边分散到pH2.0～4.0的酸性水中，所述玉米醇溶蛋白的乙醇-水溶液﹕酸性水的体积比范围为1:3～1:10，在800～1200转/min的转速下，完全加入后继续搅拌3～5min，均匀后蒸发去除乙醇，而后补充酸性水至蒸发前的体积，得到纳米载体粒径为60～80nm的玉米醇溶蛋白纳米载体分散液；
(2)制备蛋白质-多糖静电复合物：分别配制多糖溶液和蛋白质溶液，浓度分别为0.1％～0.2％，然后将多糖溶液和蛋白质溶液混合，使最终的多糖-蛋白质混合液中多糖﹕蛋白质的质量比为1:9～9:1，将混合溶液的pH调到pH4.0～6.0，此时蛋白质与多糖发生静电相互作用形成蛋白质-多糖静电复合物；
(3)制备纳米载体：将所述玉米醇溶蛋白纳米载体分散液分散到蛋白质-多糖混合溶液中，混合的体积比1:1～1:3，将形成的复合纳米载体分散液经冷冻干燥或喷雾干燥制得纳米载体粉末。
2.一种权利要求1所述玉米醇溶蛋白/蛋白质-多糖静电复合物核/壳型纳米载体的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)制备玉米醇溶蛋白纳米载体：将玉米醇溶蛋白溶解乙醇-水溶液中，然后边搅拌边分散到pH2.0～4.0的酸性水中，所述玉米醇溶蛋白的乙醇-水溶液﹕酸性水的体积比范围为1:3～1:10，在800～1200转/min的转速下，完全加入后继续搅拌3～5min，均匀后蒸发去除乙醇，而后补充酸性水至蒸发前的体积，得到纳米载体粒径为60～80nm的玉米醇溶蛋白纳米载体分散液；
(2)制备蛋白质-多糖静电复合物：分别配制多糖溶液和蛋白质溶液，浓度分别为0.1％～0.2％，然后将多糖溶液和蛋白质溶液混合，使最终的多糖-蛋白质混合液中多糖﹕蛋白质的质量比为1:9～9:1，将混合溶液的pH调到pH4.0～6.0，此时蛋白质与多糖发生静电相互作用形成蛋白质-多糖静电复合物；
(3)制备纳米载体：将所述玉米醇溶蛋白纳米载体分散液分散到蛋白质-多糖混合溶液中，混合的体积比1:1～1:3，将形成的复合纳米载体分散液经冷冻干燥或喷雾干燥制得纳米载体粉末。
3.权利要求1所述的玉米醇溶蛋白/蛋白质-多糖静电复合物核/壳型纳米载体作为溶于乙醇的小分子药物载体的应用。
4.权利要求1所述的玉米醇溶蛋白/蛋白质-多糖静电复合物核/壳型纳米载体作为能溶于乙醇的食品生物活性成分或植物化学物的载体的应用。
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