抗性淀粉應用于藥物載體的研究進展

周啟林　 劉世林　李蒙蒙　張枝前　楊喆　王麗亞　戴鑫瑤　孫永健

摘要：抗性淀粉因具備抗胃、腸液的酶解性，故能將藥物載運至結腸發揮局部或全身的治療作用。根據這一特性，目前已將抗性淀粉廣泛的應用于藥物載體中，而其應用分類主要是依據抗性淀粉的相關物理及化學特性。本綜述將闡述關于抗性淀粉應用于藥物載體的研究進展，為抗性淀粉在醫學領域中的應用發展提供理論依據及思路。

關鍵詞：抗性淀粉;微球;微膠囊;藥物載體;研究進展

引言

抗性淀粉（Resistant Starch，RS）這一名詞最初被用來描述一種淀粉成分，它是指在沸水中分散之后，能夠在體外抵擋胰淀粉酶和普魯蘭酶的降解。而目前，RS這一概念表示其具抗胃、腸液的酶解性，能夠抵抗胃腸道的消化，并在大腸或結腸內可部分或全部被微生物分解發酵，與揮發性脂肪酸發生發酵反應。研究證明，RS對于促進消化、預防冠心病、提高機體免疫能力和預防結腸癌等方面均有良好的健康保健作用。近年來，RS憑借其優良的特性，被廣泛應用于食品、保健品與藥物等行業領域。目前，已經將RS廣泛應用于藥物載體的研發中，尤其將RS作為治療結腸相關疾病的緩釋制劑以及靶向藥物的載體發揮了顯著優勢。現將關于RS應用于藥物載體的研究進展綜述如下。

1 抗性淀粉的分類及生物特性

RS根據其自身結構和制備方法的不同可分為：物理包埋淀粉（RS1）、抗性淀粉顆粒（RS2）、老化回生淀粉（RS3）、化學改性淀粉（RS4）和直鏈淀粉-脂質復合體（RS5）五種類型。其中RS1因其熱穩定性較強故廣泛應用于食品加工中;RS2的熱穩定性較RS1差，在進行深加工時會破壞其分子結構而轉化為快消化淀粉;RS3是食品在深加工過程中因出現回生反應而產生的一類RS;RS4、RS5是指淀粉分子在酯化、醚化以及交聯作用的反應下產生的復合物RS。

RS的分子結構決定了其難被胃、腸液消化的特性。RS1的細胞壁因屏蔽或隔離蛋白故可保證淀粉不被淀粉酶所消化降解;RS2的分子因有B型和C型的結晶包埋結構，所以能夠隔絕淀粉酶對淀粉的消化;RS3的分子結構會在過度加熱后出現糊化，當溫度逐漸下降后，被破壞的淀粉分子氫鍵結合，使得分子結構再次排列有序（雙螺旋結構）即為回生反應，此分子結構使得淀粉不易與淀粉酶結合發生反應;RS4是淀粉分子的長鏈進行了修飾，加入相關的化學基團使得分子的化學鍵不易斷裂而發揮其抗消化性;RS5是用脂肪酸、醇結合在淀粉分子的長鏈上，形成穩定的三維螺旋結構而使得淀粉不被淀粉酶消化。綜上，RS的抗消化性主要與其特殊的分子結構能夠降低淀粉酶的親和性相關。

2 抗性淀粉與載藥微球

載藥微球是目前常見的藥物載體之一，是一種能夠承載藥物的骨架型實體，其微球直徑一般在1～250 μm，將藥物植入載藥微球后，能夠運輸至特定的部位進行控釋或者緩釋藥物分子;除此之外對微球的修飾還能達到靶向作用的目的。載體的材料能夠決定載藥微球的理化性質，常見的載藥微球材料分為天然高分子材料、半合成高分子材料和合成高分子材料，而RS屬于其中的天然高分子材料。

王磊等[1]經研究后證實了淀粉微球其結構穩定，可作為藥物載體在臨床進行應用。Fang等[2]等運用交聯法制備淀粉微球，發現經制備的微球其粒徑分布比較窄，并且其分散及成球性較好。在近期的研究中，發現淀粉微球可以通過其各種靶向機理來實現抗腫瘤藥物特異性靶向的要求，Chen等[3]發現經過交聯以及糊化反應后玉米淀粉中的RS含量會提高，以此作為結腸惡性腫瘤的靶向藥物載體進行治療，療效顯著。

隨著淀粉微球研究的深入，有學者發現能夠對淀粉微球進行改性以提高其臨床應用。改性淀粉微球是指對淀粉微球表面的官能團進行修飾，或者對微球的孔進行調控，以及加入新的官能基團而制備的新型復合微球。CHEN F等[4]將制備的陽離子改性淀粉微球運用在兔肝上觀察其止血效果，結合發現其在止血療效上有很大提高。孫巖等[5]制備了超聲改性淀粉/聚氨酯復合微球，并觀察其釋藥規律，結果得出經改性后的載藥微球穩定性更好，球體內的管孔密度高，適合作為藥物載體。SCHICHO A等[6]在肝轉移中應用改性淀粉進行動脈化療栓塞治療，結果證實了其安全性。

綜上，淀粉微球作為目前極具開發應用的新型藥物載體在醫學領域中也逐漸被重視。在制備過程中無過多廢物排放，并且設備要求簡單，可進行批量生產;但盡管淀粉微球在醫藥領域的應用中有廣泛前景，但是目前也存在一些問題，例如在制備淀粉微球的過程中，其顆粒的均勻性、粒徑的大小以及淀粉的預處理對于其發揮的療效都存在一定的影響，所以目前的研究熱點也圍繞微球制備技術的革新等方面開展，通過不斷的技術優化能夠使淀粉微球應用擴大。

3抗性淀粉與微膠囊

微膠囊也稱微囊，是被覆蓋或者外殼包含有藥物的半透明或密封囊膜，一般微囊直徑為0.2～5000 μm，其可避免微囊內的藥物芯材與其他生物活性分子發生反應進而影響療效。最初常用于制備微囊的材料為阿拉伯膠，但因其費用較高以及原材料不足漸漸淡出視線，故尋求新的微囊材料成為目前研究熱點。

因RS具有抗消化性，并且其對于腸胃健康有促進作用，故有學者將其用于制備微膠囊，李曉璽[7]等將RS制備成微囊包埋5-氨基水楊酸和牛血清白蛋白，結果發現RS微囊的釋藥率及靶向性很高。還有學者將何首烏的RS作為結腸治療藥物的靶向微囊，并觀察到RS微囊對于酶解有較高的耐受性，在大腸桿菌影響下微囊能夠快速釋藥，釋藥率高達82%[8]。RS微囊的釋藥以及降解不受機體pH值影響，故對其控制釋放更有優勢，作為結腸靶向藥物載體，不僅使藥物不受消化液及內環境的影響，還能使藥物直達病所進行治療[9]。

RS的分子結構中含羥基集團較多，比較適合涂層膠囊的生產和靶向釋放。但也有研究指出，作為制作微囊的材料應基本包含以下幾種特性：乳化穩定性、成膜性及較低的粘度和較高的固形物含量，故如何將RS作為原材料應用于高性能的微囊中還要繼續研究;此外，微囊對于生產技術以及設備的要求較高，生產成本也隨之提高，所以在制備工藝以及生產成本上也需要進一步優化。

4結語與展望

抗性淀粉具備多種生物功能，不僅對人體糖脂代謝有促進作用，同時還能夠調節腸道的菌群，促進機體對礦物質的吸收及利用，在各領域的應用較為廣泛。在RS微囊中，因其具有抗消化性，能夠使藥物活性分子完整的運輸至病所進行釋藥發揮治療作用，但是其制備工藝及設備要求較高，還需要進一步縮短其制作工藝以及優化產業。根據RS的生物特性，豐富其在藥物載體的應用研究，能夠進一步提高RS在醫學領域中的應用發展。

參考文獻

[1]王磊，李仲謹，李新法，等.藥物載體淀粉微球的制備及表征，精細化工，2007，24（1）：86-90.

[2]Fang Yuanyuan，Wang Lijun，Li Dong，et al.Preparation.of crosslinked starch microspheres and their drug loading and relea sing properties.Carbohydrate Polymers 2008，74（3）：379-384.

[3]Chen L，Li X，Pang Y，et al.Resistant starch as a carrier for oral colon-targeting drug matrix system.J Mater Sci Mater Med.2007，18（11）：2199-2203.

[4]CHEN F，CAO X，YU J，et al.Quaternary ammonium groups modified starch microspheres for instant hemorrhage control[J].Colloids & Surfaces B Biointerfaces，2017，159：937-944.

[5]孫巖，雷冬梅，趙聞迪，等.改性淀粉/聚氨酯復合微球的合成與性能研究[J].化工新型材料，2017，45（08）：62-64.

[6]SCHICHO A，PEREIRA P L，MICHALK K，et al.Safety and efficacy of transarterial chemoembolization with degradable starch microspheres （DSM-TACE）in the treatment of secondary liver malignancies[J].Oncotargets & Therapy，2018，11：345-350.

基金項目：國家級大學生創新創業訓練計劃資助項目（202010859005）

天津市武清區科技發展計劃項目（WQKJ201822）

作者簡介：周啟林，男，河北秦皇島人，本科在讀，現主要從事緩釋制劑開發方面的研究。

通訊作者：孫永健，男，天津市人，碩士，副教授，現主要從事生物活性物質篩選與分離純化方面的研究。