高分子材料在姜黄素改性中的应用　

旷春桃，韩艳利，李湘洲　

（中南林业科技大学材料科学与工程学院，长沙４１０００４）　

摘要：姜黄素是姜黄的主要化学成分之一，具有抗氧化、抗肿瘤和抗菌等生物活性，在食品工业、医　药工业有广阔的应用前景。然而，溶解性和稳定性差以及生物利用度低限制了姜黄素的应用。新剂型和新高　分子材料的开发为姜黄素的改性奠定了基础，高分子材料在改善姜黄素水溶性和稳定性，调节释放速率，提　高生物利用度等方面起到了非常重要的作用。本文综述了聚乙二醇类、聚乙烯吡略烷酮类、聚氧乙烯类聚乳　酸类、卡波姆、聚氰基丙烯酸酯、环糊精及其衍生物、壳聚糖及其衍生物、淀粉以及蛋白质类高分子材料在　姜黄素改性中的应用，不同高分子材料在改善姜黄素性能方面的作用是不同的。对应用中可能存在的问题进　行了概述。药用高分子材料的加入改善了姜黄素的性能，拓宽了姜黄素的应用领域。　关键词：姜黄素，高分子材料，改性，应用　中图分类号：ＴＳ２０２．３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—２５１３（２０１２）０３—０１５３—０６　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｏｌｙｍｅｒ　ｉｎ　ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ　ｃｕｒｃｕｍｉｎ　

ＫＵＡＮＧ　Ｃｈｕｎ・ｔａｏ，ＨＡＮ　Ｙａｎ－ｌｉ，ＬＩ　Ｘｉａｎｇ－ｚｈｏｕ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｓｏｕｔｈ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１０００４）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｕｒｃｕｍｉｎ　ｌＳ　ｏｎｅ　ｏｔ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　０ｆ　ｔｕｒｍｅｒｉｃ，ａｎｄ　ｈａｓ　ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ，ａｎｔｉｔｕｍｏｒ　ａｎｄ　ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ　ａｃｔｉｖ—　ｉｔｙ．Ｃｕｒｃｕｍｉｎ　ｈａｓ　ｗｉｄｅｌｙ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ｕｓａｇｅ　ｉｎ　ｍｅｄｉｃａｌ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ａｎｄ　ｆｏｏｄ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｕｒｃｕｍｉｎ　ｉｓ　ｌｉｍｉｔｅｄ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｐｏｏｒ　ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ　ｉｎ　ｗａｔｅｒ，ｐｏｏｒ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｌｏｗ　ｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ．Ｎｅｗ　ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｐｏｌｙｍｅｒｓ　ａｐｐｌｉｃａ—　ｔｉｏｎ　ｉｎ　ｃｕｒｃｕｍｉｎ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｃｕｒｃｕｍｉｎ　ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ．Ｐｏｌｙｍｅｒｓ　ｐｌａｙ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒｏｌｅｓ　ｆｏｒ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒｅｌｅａｓｅ　ｒａｔｅ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｄｖａｎｃｅｓ　ｏｆ　ｐｏｌｙｍｅｒｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｐｏ—　ｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｇｌｙｃｏｌｓ，ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ，ｐｏｌｙｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅ，ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ　ａｃｉｄ，ｃａｒｂｏｍｅｒ，ｐｏｌｙｂｕｔｙｃｙａｎｏｃｒｙｌａｔｅ，ｃｙｃｌｏ—　ｄｅｘｔｒｉｎ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ，ｃｈｉｔｉｎ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ，ｓｔａｒｃｈ　ａｎｄ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｗｅｒｅ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐｏｌｙｍｅｒｓ　ｐｌａｙ　ｄｉｆｅｒ—　ｅｎｔ　ｒｏｌｅｓ．Ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｔｈａｔ　ｍａｙ　ｈａｖｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ　ｐｏｌｙｍｅｒｓ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｗｉｄｅｎ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｆｉｅｌｄｓ　ｏｆ　ｃｕｒｃｕｍｉｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｕｒｃｕｍｉｎ；ｐｏｌｙｍｅｒ；ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　

姜黄素是从姜科植物的根茎中分离的一种天　然色素，它食品工业中允许使用的七大天然色素　之一，具有染色能力强、安全性高以及无毒等特　

点，因此在医药、食品等领域具有广泛的应用前　

收稿日期：２０１２—０２—２５　通讯作者　基金项目：“十一五”国家科技支撑计划项目（２００６ＢＡＤ１８Ｂ０４０４）。　作者简介：旷春桃（１９７３年一），男，副教授，博士研究生，研究方向为天然产物化学与利用。

　开发应用　

景。但是，研究也发现规范姜黄素难溶于水，在　有机溶剂中见光易分解　Ｉ。］，进入生物体内后易　

被代谢，生物利用度低　］，上述问题极大地限制　

了姜黄素的应用。　

近年来，随着新剂型和新高分子材料的开　

发，高分子材料在改善姜黄素水溶性和稳定性，　控制和调节释放速率，提高生物利用度等方面起　

到了非常重要的作用。本文综述了药用高分子材　

料在姜黄素改性中的应用，为从事姜黄素改性的　研究者提高参考。　

１合成高分子材料　

１．１聚乙二醇类高分子材料　

聚乙二醇（ＰＥＧ）是ＦＤＡ批准的能作为体内　

注射药用的聚合物之一，具有良好的亲水性和生　物相容性。　１．１．１姜黄索一聚乙二醇（Ｃｕｒ—ＰＥＧ）固体分　

散体　韩刚等　以ＰＥＧ为载体制备的Ｃｕｒ—ＰＥＧ　

固体分散体，在固体分散体中姜黄素体外溶出度　

远远高于纯姜黄素，也高于物理混合物以及姜黄　素与Ｂ—ＣＤ形成的包合物，其中２％Ｃｕｒ—ＰＥＧ　

固体分散体的溶出度最高，口服时相对生物利用　

度为５５４％。Ｃｕｒ—ＰＥＧ固体分散体对小鼠肉瘤生　长均有明显抑制作用，抑瘤率高于姜黄素，聚乙　

二醇的分子量越大，抑制作用越明显　Ｊ。　

１．１．２　Ｃｕｒ—ＰＥＧ前体药物　

前体药物是一类在体外活性较小或无活性，　但在体内经过酶或非酶作用，可以释放出活性物　质而发挥药理作用的化合物。前体药物中的药物　

是以共价键与高分子化合物相连接，连接键大多　

为酯键或酰胺键等。　厉凤霞等　采用二环己基碳酰亚胺／二甲氨　

基吡啶（ＤＣＣ／ＤＭＡＰ）偶联法，分别将葡萄糖和　

姜黄素引入双端羧基化的ＰＥＧ链两端，合成了葡　

萄糖一ＰＥＧ一姜黄素前药，聚乙二醇支载的姜黄　素水溶性明显提高，其中ＰＥＧ２０００支载的姜黄素　

水溶性最好，负载量最高。　

蔡瑞宏　等在ＰＥＧ６０００中引入丁二酸（ＤＡ）　进行官能团化，然后与Ｎ一羟基丁二酰亚胺　

（ＮＨＳ）反应合成活泼酯，再接上脯氨酸（Ｐｒｏ）　制备了具有两个羧基的聚乙二醇衍生物（ＰＥＧ～　ＤＡ—Ｐｒｏ），最后利用ＰＥＧ—ＤＡ—Ｐｒｏ的羧基与姜　黄索的羟基发生酯化反应将姜黄素接到ＰＥＧ骨架　上，制备了水溶性姜黄素前药，前药在水中的溶　解度相当于姜黄素的１００倍。　以单甲氧基聚乙二醇（ｍＰＥＧ２０００）为载体，　

氨基酸为连接臂合成的聚乙二醇一ＯＣＯ一甘氨酸　

一姜黄素前药对改善水溶性非常显著，前药溶解　度大于０．２５ｍｏｌ／Ｌ，比游离姜黄素提高了１．５　Ｘ　１０　倍以上¨…。　

姜黄素与ＰＥＧ及其功能化衍生物合成的姜黄　

素前药可有效提高姜黄素的水溶性，如果仅以提　高姜黄素水溶性为前药设计目的，可采用小分子　

量的ＰＥＧ。但是，ＰＥＧ及其衍生物对姜黄素前药　的生物利用度、半衰期、毒副作用以及生物活性　等的影响有待进一步研究。　

１．１．３　Ｃｕｒ—ＰＥＧ滴丸　姜黄素与ＰＥＧ６　０００加入滴丸机制备了Ｃｕｒ—　

ＰＥＧ滴丸，体外溶出试验表明滴丸中姜黄素的溶　解度远远高于纯姜黄素，优于姜黄素与１３一ＣＤ形　成的包合物ｕ】　，可达２５　ｍＬ。方瑜等　以姜　

黄素，硬脂酸，单硬脂酸甘油酯，聚乙二醇一１２　

一羟基硬脂酸酯为原料制备了Ｃｕｒ—ＰＥＧ缓释滴　

丸，Ｃｕｒ—ＰＥＧ缓释滴丸具有良好的体外缓释效　果。　１．１．４姜黄素微乳　崔晶等¨　以聚乙二醇辛基苯基醚为乳化剂　

制备了姜黄素自微乳化浓缩液，姜黄素溶解度达　

到１．５３９ｇ／Ｌ，姜黄素自微乳化浓缩液在小鼠胃肠　道的吸收率是姜黄素的２．５倍。以淀粉、甘露醇、　柠檬酸作为固体吸附材料吸附姜黄素自微乳化浓　缩液，制成姜黄素固体自微乳化颗粒，固体制剂　

室温避光保存６个月，性质无明显变化。　１．２聚乙烯吡咯烷酮类高分子材料　

１．２．１　姜黄素一聚乙烯吡咯烷酮（Ｃｕｒ—ＰＶＰ）　固体分散体　黄秀旺等［】。　以ＰＶＰ　Ｋ３０为载体，采用溶　

剂法制备Ｃｕｒ—ＰＶＰ固体分散体，此时姜黄素在　水中的溶解度达６６．２８ｇ／Ｌ，Ｃｕｒ—ＰＶＰ固体分散　

体在胃肠道的吸收率是姜黄素混悬液的６．７５倍，　Ｃｕｒ—ＰＶＰ姜黄素固体分散体灌胃可显著增加姜黄　

素的生物利用度，血药浓度较高。韩刚等　采用　溶剂法制备的Ｃｕｒ—ＰＶＰ固体分散体，口服Ｃｕｒ—　

ＰＶＰ固体分散体的相对生物利用度６９０％，Ｃｕｒ—　ＰＶＰ固体分散体能显著提高姜黄素在大鼠体内的　

生物利用度。　许东晖等　。　制备的Ｃｕｒ—ＰＶＰ固体分散体，　在相同条件下，Ｃｕｒ—ＰＶＰ固体分散体中姜黄素溶　

解度提高了８８０倍以上，溶出速度明显增大，同　时其用于胃溃疡、镇咳、祛痰治疗及抗炎效果优　

于姜黄素。　梅雪婷等［１　制备的Ｃｕｒ—ＰＶＰ一锌化合物固　

体分散体发挥了姜黄素与ｚｎ　离子的协同作用，　

提高了姜黄素的药理作用和姜黄素一锌化合物的　水溶性，克服姜黄素生物利用度低、吸收差等缺　

点，同时对动物无毒性，性能优于姜黄素和姜黄　

素固体分散体。　陈纯等　的研究表明，Ｃｕｒ—ＰＶＰ固体分散　体具有明显的体内抗肿瘤作用，其对裸鼠人癌细　胞ＳＷ　４８０移植瘤的抑制作用显著，抑瘤率，高　

于同剂量姜黄素。　１．２．２　Ｃｕｒ—ＰＶＰ微球　ＰＶＰ和８一已内酯（ｓ—ＣＬ）开环聚合制备　

ＰＶＰ—ｂ—ＰＣＬ二亲嵌段共聚物，以其作药物载体　制备了姜黄素纳米微球，该纳米微球具有比聚乙　

二醇更高载药量的特性，同时在体内有长循环的　特性、无毒、无免疫原性，疏水性的聚己内脂使　脂溶性的姜黄素更容易被载人微球　。　

１．３聚氧乙烯类高分子材料　１．３．１姜黄素一泊洛沙姆（Ｃｕｒ—Ｆ６８）固体分　散体　

黄秀旺等以Ｆ６８为载体制备了Ｃｕｒ—Ｆ６８固体　分散体，溶解度达到２１１　ｍＬ，较姜黄素原料　

药的溶解度提高１６８８倍，其增溶效果明显，Ｃｕｒ　

—Ｆ６８固体分散体的消除半衰期为３．１６７ｈ，口服　生物利用度明显优于姜黄素　Ｉ２　。Ｋｕｍａｒ　Ｖ　

等　采用熔融法制备了Ｃｕｒ—Ｆ６８固体分散体，　该固体分散体的溶解度比原料药明显提高，增加　了６９１０倍。　

１．３．２制备Ｃｕｒ—Ｆ６８脂质体　以Ｆ６８、吐温、聚氧乙烯蓖麻油为载体制备　姜黄素脂质体，该脂质体可提高姜黄素载药量，　包封率、稳定性和生物利用度，对动物脑缺血后　

再灌注后的神经元保护，维持血脑屏障的完整性　具有良好的效果　拍Ｊ。　

１．３．３姜黄素微乳和亚微乳　吴雪梅等　Ｉ２　以聚氧乙烯氢化蓖麻油ＲＨ４０　

为表面活性剂制备了姜黄素自乳化药物传递系统　

（Ｃｕｒ　ＳＭＥＤＤＳ），姜黄素在ＳＭＥＤＤＳ体系中溶解　度为１０７．６０ｍｇ／ｇ，比水中溶解度提高了２４．９万　倍，微乳体系稳定性好。姜黄素微乳给药后明显　

提高了姜黄素的吸收量和体内存留时间和生物利　用度，与姜黄素混悬液相比，体内吸收加快４倍，　

体内半衰期延长８倍左右，相对生物利用度为　１２７３．２５％。姜黄素与泊洛沙姆、卵磷脂和油酸等　

制备的姜黄素亚微乳剂，稳定性提高，半衰期延　

长２倍左右。　以乙醇和Ｔｗｅｅｎ一８０、ＥＬ一３５、Ｓｐａｎ一８Ｏ作　增溶剂，制备了姜黄素反胶束体系，姜黄素的最　大增溶量为３０．１９８ｍｇ／ｇ，同时姜黄素比较稳　定［２９　３。　

１．４聚乳酸类高分子材料　１．４．１姜黄素一聚乳酸纳米微粒　

可降解聚乳酸、聚乳酸一羟基乙酸共聚物负　载姜黄素得到姜黄素纳米缓释微粒，该纳米微粒　

的可较好分散于水中形成颜色均匀稳定的悬浮　液，在磷酸缓冲溶液中可持续释放两周以上，姜　

黄素的生物利用度提高。姜黄素纳米微粒对肿瘤　细胞存活性的抑制率较姜黄素高，同时作用时间　长　ｊ。朱志新　等采用乳化一溶剂挥发法制备　

姜黄素一聚乳酸／羟基乙酸纳米粒，该纳米粒对　溃疡性结肠炎小鼠具有较好防治作用。　

１．４．２姜黄素一聚乳酸膜剂　采用静电纺丝技术，以生物可降解聚乳酸　

（ＰＬＡ）为载体制备的姜黄素一ＰＬＡ纳米复合薄　膜，随着姜黄素含量的增加疏水性增强。复合薄　膜的抗凝血性能优于纯ＰＬＡ纳米薄膜，复合薄膜　

的部分凝血活酶时间比原血浆的延长了１８ｓ，其　抗凝血性能进一步提高［３　。　

唐家驹等　以聚乳酸一乙醇酸共聚物　（ＰＬＧＡ）为载体分别制备了３ｗｔ％、５ｗｔ％和　

８ｗｔ％三种浓度的姜黄素复合薄膜，姜黄素复合薄　膜表面的血小板黏附数量减少，较少团聚、变形　和激活；复合薄膜的部分凝血活酶时间（ＡＰＴＩ＇）　长于纯ＰＬＧＡ薄膜的ＡＰＴｒ，姜黄素／聚乳酸一乙　

醇酸共聚物复合薄膜的抗凝血性能得到改善，抗