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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 葉酸與β-環(huán)糊精的包合作用研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品采用MOPAC分子模擬和紫外光譜法探討水相中β-環(huán)糊精與葉酸的包合作用，利用共沉淀法制備β-環(huán)糊精-葉酸包合物，并對(duì)其進(jìn)行TG-DTA、FT-IR表征，測(cè)定β-環(huán)糊精與葉酸的包合比、表觀包合穩(wěn)定常數(shù)和包合反應(yīng)的熱力學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明，葉酸分子以摩爾比2:1完全進(jìn)入β-環(huán)糊精空腔，自發(fā)形成穩(wěn)定的包合物。經(jīng)典恒溫加速試驗(yàn)法結(jié)果顯示，包合物中葉酸的穩(wěn)定性得到顯著改善。
- 詳細(xì)介紹：
- 葉酸（folic acid, FA）又稱維生素BC或維生素M，最早是美國(guó)科學(xué)家Mitchell和Snell等人從菠菜葉中提取純化得到的一種酸性營(yíng)養(yǎng)素，因此而得名。它是一類具有蝶酰谷氨酸（pteroylglutamic acid，PGA）結(jié)構(gòu)及FA樣生物活性的化合物的統(tǒng)稱，由蝶啶、對(duì)氨基苯甲酸、一個(gè)或多個(gè)谷氨酸組合而成。天然存在的FA常以多聚谷氨?；~酸的形式存在，人工合成的葉酸則以單谷氨酰基葉酸的形式存在（在本文中，術(shù)語(yǔ)FA通指單谷氨?；~酸）。 FA在一碳代謝中具有輔酶活性。FA缺乏會(huì)導(dǎo)致貧血、皮膚病變、胎兒致畸、癌前病變等多種不良影響。FA的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用是當(dāng)今世界強(qiáng)化食品研究與藥物開(kāi)發(fā)的新熱點(diǎn)。由于FA的水溶性差，且對(duì)光、熱、濕、氧均不穩(wěn)定，很大程度降低了它的生物利用度。隨著葉酸在藥物應(yīng)用方面的不斷推廣，對(duì)葉酸水溶性和穩(wěn)定性的改善已成為人們的必然需求。 傳統(tǒng)的FA劑型大都是加入抗氧化劑來(lái)提高FA的穩(wěn)定性，但通常一些抗氧化劑和FA在水中不能形成均一穩(wěn)定的溶液，且有研究表明：在FA中加入維生素C等抗氧化劑僅能在短期內(nèi)保護(hù)FA。將FA與糊精、羥丙基甲基纖維素等制成微丸，亦可提高FA穩(wěn)定性，但工藝比較復(fù)雜。目前環(huán)糊精包合技術(shù)已被證明是提高藥物穩(wěn)定性的一種有效手段，其應(yīng)用有利于制劑的制備和貯存。近年來(lái)已有報(bào)道用環(huán)糊精（β-CD）及其衍生物包合揮發(fā)油、少數(shù)種維生素、維甲酸和魚(yú)腥草素等。采用MOPAC分子模擬和紫外光譜法探討水相中β-環(huán)糊精與葉酸的包合作用，利用共沉淀法制備β-環(huán)糊精-葉酸包合物，并對(duì)其進(jìn)行TG-DTA、FT-IR表征，測(cè)定β-環(huán)糊精與葉酸的包合比、表觀包合穩(wěn)定常數(shù)和包合反應(yīng)的熱力學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明，葉酸分子以摩爾比2:1（β-環(huán)糊精:葉酸）完全進(jìn)入β-環(huán)糊精空腔，自發(fā)形成穩(wěn)定的包合物。經(jīng)典恒溫加速試驗(yàn)法結(jié)果顯示，包合物中葉酸的穩(wěn)定性得到顯著改善。采用響應(yīng)面法分析優(yōu)化包合物制備工藝，其較佳工藝條件為：包合溫度為82.4℃，包合時(shí)間為3.5 h，β-環(huán)糊精與葉酸的質(zhì)量比為5:2。FA的溶解性及穩(wěn)定性得到顯著改善?？朔艘陨洗嬖诘囊恍﹩?wèn)題，解決了β-環(huán)糊精包合葉酸的可行性、方法及條件等一系列問(wèn)題，也解決了目前葉酸制劑中存在的葉酸的相容性差及易降解問(wèn)題。另外由于藥物在環(huán)糊精筒狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部以非共價(jià)鍵結(jié)合，使得許多揮發(fā)性有效成分在制劑工藝和貯存過(guò)程的逸散量大幅減少，增加了藥物的物理穩(wěn)定性，確保了藥物療效。
作品專業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 撰寫(xiě)目的：探討β-環(huán)糊精與葉酸包合的可行性及條件，改善FA的穩(wěn)定性和溶解性。 基本思路：1.采用分子模擬和紫外光譜法探討在水相中β-CD與FA包合的可行性；2.采用TG-DTA、FT-IR等手段對(duì)包合物進(jìn)行表征；3.包合過(guò)程熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定；4.FA-β-CD包合物穩(wěn)定性評(píng)價(jià)；5.通過(guò)響應(yīng)面法優(yōu)化包合工藝條件。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 作品首次采用分子模擬結(jié)合光譜等手段確認(rèn)了β-CD可與FA形成包合物，并采用共沉淀法制備出了β-CD-FA包合物，改善FA的穩(wěn)定性和溶解性，技術(shù)路線具有一定的科學(xué)性、可行性。此外我們實(shí)驗(yàn)中選用的β-CD是一種優(yōu)良的藥物輔料?？赏ㄟ^(guò)形成包合物來(lái)提高FA的穩(wěn)定性，不需加入抗氧化劑；FA分子能被隔離而包合在環(huán)糊精結(jié)構(gòu)的空腔中，形成的包合物相當(dāng)于分子膠囊，產(chǎn)生了很好的物理屏蔽作用。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- FA是一種重要的維生素，缺乏FA會(huì)導(dǎo)致貧血和皮膚病變。FA的水溶性差，且對(duì)光、熱、濕、氧不穩(wěn)定，很大程度上限制了FA的應(yīng)用。（1）采用β-CD包合FA，形成的FA-β-CD包合物水溶性好、FA穩(wěn)定性高，提高了FA的應(yīng)用范圍。（2）解決了β-環(huán)糊精包合葉酸的可行性、方法及條件，也解決了目前葉酸制劑中存在的葉酸的相容性差及易降解問(wèn)題，有助于FA新劑型、新制劑的開(kāi)發(fā)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 為研究β-環(huán)糊精對(duì)葉酸的包合作用及其對(duì)葉酸的熱穩(wěn)定性和水溶性的影響, 論文采用MOPAC分子模擬和紫外光譜法探討水相中β-環(huán)糊精與葉酸的包合作用，利用共沉淀法制備β-環(huán)糊精-葉酸包合物，并對(duì)其進(jìn)行TG-DTA、FT-IR表征，測(cè)定β-環(huán)糊精與葉酸的包合比、表觀包合穩(wěn)定常數(shù)和包合反應(yīng)的熱力學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明，葉酸分子以摩爾比2:1（β-環(huán)糊精:葉酸）完全進(jìn)入β-環(huán)糊精空腔，自發(fā)形成穩(wěn)定的包合物。經(jīng)典恒溫加速試驗(yàn)法結(jié)果顯示，包合物中葉酸的穩(wěn)定性得到顯著改善。采用響應(yīng)面法分析優(yōu)化包合物制備工藝，其較佳工藝條件為：包合溫度為82.4℃，包合時(shí)間為3.5 h，β-環(huán)糊精與葉酸的質(zhì)量比為5:2。
獲獎(jiǎng)情況
- 無(wú)
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- [1]樊麗, 閆金紅, 常永龍, 等. 環(huán)糊精與丹參酮IIA包合作用的研究[J]. 化學(xué)研究與應(yīng)用, 2009, 21(1): 31-35 [2]縱偉, 劉鋼湖, 衛(wèi)軍. 熊果酸-β-環(huán)糊精包合物制備工藝研究[J]. 食品研究與開(kāi)發(fā), 2008, 29(1): 11-13谷福根, 崔福德, 高永良. 前列腺素E-1與羥丙基-β-環(huán)糊精在水溶液中包合作用的研究[J]. 藥學(xué)學(xué)報(bào), 2004, 39(9): 742-746 [3]趙雯瑋. 葉酸強(qiáng)化液乳的研究[D]. 成都: 西華大學(xué), 2010 [4]魏洪君. 一種葉酸微丸及其制備方法[P]. 中國(guó): CN101444488, 2009.06.03 [5]Diasa K, Nikolaoub S, De Giovani W F. Synthesis and spectral investigation of Al(III) catechin/β-cyclodextrin and Al(III) quercetin/β-cyclodextrin inclusion compounds [J]. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2008, 70(1): 154-161 [6]Ji H B, Shi D P, Shao M, et al. Transition metal-free and substrate-selective oxidation of alcohols using water as an only solvent in the presence of (-cyclodextrin) [J]. Tetrahedron Letters, 2005, 45(14): 2517-2520
同類課題研究水平概述
- 葉酸（folic acid, FA）是人體細(xì)胞生長(zhǎng)和造血過(guò)程中必須的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，處于生長(zhǎng)發(fā)育期的機(jī)體容易出現(xiàn)FA缺乏癥。但是由于FA的水溶性差，且對(duì)光、熱、濕、氧均不穩(wěn)定，很大程度上降低了它的生物利用度，限制了FA的應(yīng)用范圍。隨著FA在藥物應(yīng)用方面的不斷推廣，對(duì)FA水溶性和穩(wěn)定性的改善已成為人們的必然需求，國(guó)內(nèi)外已有相關(guān)學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了研究。 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀： 西華大學(xué)的趙雯瑋采用反相高效液相色譜法,分別測(cè)定在不同pH、溫度、光照條件以及抗氧化劑保護(hù)下葉酸的穩(wěn)定性。結(jié)果表明:葉酸在pH6.35~10.13緩沖液中,穩(wěn)定性良好,在96h內(nèi)保存率仍可達(dá)94.5%以上。但實(shí)驗(yàn)也指出：在FA中加入維生素C等抗氧化劑僅能在短期內(nèi)保護(hù)FA。魏洪軍指出：由葉酸、藥用輔料可制備成一種葉酸微丸制劑，如將FA與糊精、羥丙基甲基纖維素等制成微丸，該微丸溶出率高，生物利用度高，F(xiàn)A的穩(wěn)定性有一定提高，但工藝比較復(fù)雜。國(guó)內(nèi)南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的童桂鴻，劉成梅以葉酸為載藥，卵磷脂和膽固醇為膜材，采用薄膜水化-超聲法制備葉酸脂質(zhì)體，該脂質(zhì)體有較好的穩(wěn)定性，但也只能在4℃下密閉放置15d。 國(guó)外研究現(xiàn)狀：國(guó)外Vora A, Riga A, Dollimore D對(duì)葉酸的熱穩(wěn)定性進(jìn)行研究。結(jié)果表明：在室溫條件下葉酸為晶形結(jié)構(gòu)，并將在349℃轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)定形粉末狀固體，在200℃葉酸會(huì)發(fā)生明顯的降解，超過(guò)這個(gè)溫度，葉酸將以非晶產(chǎn)品存在。建立了葉酸分解機(jī)制。 我們實(shí)驗(yàn)中選用的β-CD是一種優(yōu)良的藥物輔料，但由于FA的分子量相對(duì)較大，目前還沒(méi)有文獻(xiàn)報(bào)道采用β-CD與FA形成包合物來(lái)改善FA的穩(wěn)定性和溶解性。本品采用β-CD包合FA，形成的FA-β-CD包合物水溶性好、FA穩(wěn)定性高，同時(shí)進(jìn)一步探討了β-CD對(duì)FA的包合機(jī)理，闡述其可能的包合方式，解決了β-環(huán)糊精包合葉酸的可行性、方法及條件等一系列問(wèn)題，也解決了目前葉酸制劑中存在的葉酸的相容性差及易降解問(wèn)題。研究?jī)?nèi)容及結(jié)果具有一定創(chuàng)新性和較好應(yīng)用前景，有望成為葉酸新劑型開(kāi)發(fā)的一種重要方法。
