抗性淀粉应用于药物载体的研究进展

周啟林　 刘世林　李蒙蒙　张枝前　杨喆　王丽亚　戴鑫瑶　孙永健

摘要：抗性淀粉因具备抗胃、肠液的酶解性，故能将药物载运至结肠发挥局部或全身的治疗作用。根据这一特性，目前已将抗性淀粉广泛的应用于药物载体中，而其应用分类主要是依据抗性淀粉的相关物理及化学特性。本综述将阐述关于抗性淀粉应用于药物载体的研究进展，为抗性淀粉在医学领域中的应用发展提供理论依据及思路。

关键词：抗性淀粉;微球;微胶囊;药物载体;研究进展

引言

抗性淀粉（Resistant Starch，RS）这一名词最初被用来描述一种淀粉成分，它是指在沸水中分散之后，能夠在体外抵挡胰淀粉酶和普鲁兰酶的降解。而目前，RS这一概念表示其具抗胃、肠液的酶解性，能够抵抗胃肠道的消化，并在大肠或结肠内可部分或全部被微生物分解发酵，与挥发性脂肪酸发生发酵反应。研究证明，RS对于促进消化、预防冠心病、提高机体免疫能力和预防结肠癌等方面均有良好的健康保健作用。近年来，RS凭借其优良的特性，被广泛应用于食品、保健品与药物等行业领域。目前，已经将RS广泛应用于药物载体的研发中，尤其将RS作为治疗结肠相关疾病的缓释制剂以及靶向药物的载体发挥了显著优势。现将关于RS应用于药物载体的研究进展综述如下。

1 抗性淀粉的分类及生物特性

RS根据其自身结构和制备方法的不同可分为：物理包埋淀粉（RS1）、抗性淀粉颗粒（RS2）、老化回生淀粉（RS3）、化学改性淀粉（RS4）和直链淀粉-脂质复合体（RS5）五种类型。其中RS1因其热稳定性较强故广泛应用于食品加工中;RS2的热稳定性较RS1差，在进行深加工时会破坏其分子结构而转化为快消化淀粉;RS3是食品在深加工过程中因出现回生反应而产生的一类RS;RS4、RS5是指淀粉分子在酯化、醚化以及交联作用的反应下产生的复合物RS。

RS的分子结构决定了其难被胃、肠液消化的特性。RS1的细胞壁因屏蔽或隔离蛋白故可保证淀粉不被淀粉酶所消化降解;RS2的分子因有B型和C型的结晶包埋结构，所以能够隔绝淀粉酶对淀粉的消化;RS3的分子结构会在过度加热后出现糊化，当温度逐渐下降后，被破坏的淀粉分子氢键结合，使得分子结构再次排列有序（双螺旋结构）即为回生反应，此分子结构使得淀粉不易与淀粉酶结合发生反应;RS4是淀粉分子的长链进行了修饰，加入相关的化学基团使得分子的化学键不易断裂而发挥其抗消化性;RS5是用脂肪酸、醇结合在淀粉分子的长链上，形成稳定的三维螺旋结构而使得淀粉不被淀粉酶消化。综上，RS的抗消化性主要与其特殊的分子结构能够降低淀粉酶的亲和性相关。

2 抗性淀粉与载药微球

载药微球是目前常见的药物载体之一，是一种能够承载药物的骨架型实体，其微球直径一般在1～250 μm，将药物植入载药微球后，能够运输至特定的部位进行控释或者缓释药物分子;除此之外对微球的修饰还能达到靶向作用的目的。载体的材料能够决定载药微球的理化性质，常见的载药微球材料分为天然高分子材料、半合成高分子材料和合成高分子材料，而RS属于其中的天然高分子材料。

王磊等[1]经研究后证实了淀粉微球其结构稳定，可作为药物载体在临床进行应用。Fang等[2]等运用交联法制备淀粉微球，发现经制备的微球其粒径分布比较窄，并且其分散及成球性较好。在近期的研究中，发现淀粉微球可以通过其各种靶向机理来实现抗肿瘤药物特异性靶向的要求，Chen等[3]发现经过交联以及糊化反应后玉米淀粉中的RS含量会提高，以此作为结肠恶性肿瘤的靶向药物载体进行治疗，疗效显著。

随着淀粉微球研究的深入，有学者发现能够对淀粉微球进行改性以提高其临床应用。改性淀粉微球是指对淀粉微球表面的官能团进行修饰，或者对微球的孔进行调控，以及加入新的官能基团而制备的新型复合微球。CHEN F等[4]将制备的阳离子改性淀粉微球运用在兔肝上观察其止血效果，结合发现其在止血疗效上有很大提高。孙岩等[5]制备了超声改性淀粉/聚氨酯复合微球，并观察其释药规律，结果得出经改性后的载药微球稳定性更好，球体内的管孔密度高，适合作为药物载体。SCHICHO A等[6]在肝转移中应用改性淀粉进行动脉化疗栓塞治疗，结果证实了其安全性。

综上，淀粉微球作为目前极具开发应用的新型药物载体在医学领域中也逐渐被重视。在制备过程中无过多废物排放，并且设备要求简单，可进行批量生产;但尽管淀粉微球在医药领域的应用中有广泛前景，但是目前也存在一些问题，例如在制备淀粉微球的过程中，其颗粒的均匀性、粒径的大小以及淀粉的预处理对于其发挥的疗效都存在一定的影响，所以目前的研究热点也围绕微球制备技术的革新等方面开展，通过不断的技术优化能够使淀粉微球应用扩大。

3抗性淀粉与微胶囊

微胶囊也称微囊，是被覆盖或者外壳包含有药物的半透明或密封囊膜，一般微囊直径为0.2～5000 μm，其可避免微囊内的药物芯材与其他生物活性分子发生反应进而影响疗效。最初常用于制备微囊的材料为阿拉伯胶，但因其费用较高以及原材料不足渐渐淡出视线，故寻求新的微囊材料成为目前研究热点。

因RS具有抗消化性，并且其对于肠胃健康有促进作用，故有学者将其用于制备微胶囊，李晓玺[7]等将RS制备成微囊包埋5-氨基水杨酸和牛血清白蛋白，结果发现RS微囊的释药率及靶向性很高。还有学者将何首乌的RS作为结肠治疗药物的靶向微囊，并观察到RS微囊对于酶解有较高的耐受性，在大肠杆菌影响下微囊能够快速释药，释药率高达82%[8]。RS微囊的释药以及降解不受机体pH值影响，故对其控制释放更有优势，作为结肠靶向药物载体，不仅使药物不受消化液及内环境的影响，还能使药物直达病所进行治疗[9]。

RS的分子结构中含羟基集团较多，比较适合涂层胶囊的生产和靶向释放。但也有研究指出，作为制作微囊的材料应基本包含以下几种特性：乳化稳定性、成膜性及较低的粘度和较高的固形物含量，故如何将RS作为原材料应用于高性能的微囊中还要继续研究;此外，微囊对于生产技术以及设备的要求较高，生产成本也随之提高，所以在制备工艺以及生产成本上也需要进一步优化。

4结语与展望

抗性淀粉具备多种生物功能，不仅对人体糖脂代谢有促进作用，同时还能够调节肠道的菌群，促进机体对矿物质的吸收及利用，在各领域的应用较为广泛。在RS微囊中，因其具有抗消化性，能够使药物活性分子完整的运输至病所进行释药发挥治疗作用，但是其制备工艺及设备要求较高，还需要进一步缩短其制作工艺以及优化产业。根据RS的生物特性，丰富其在药物载体的应用研究，能够进一步提高RS在医学领域中的应用发展。

参考文献

[1]王磊，李仲谨，李新法，等.药物载体淀粉微球的制备及表征，精细化工，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]孫岩，雷冬梅，赵闻迪，等.改性淀粉/聚氨酯复合微球的合成与性能研究[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.

基金项目：国家级大学生创新创业训练计划资助项目（202010859005）

天津市武清区科技发展计划项目（WQKJ201822）

作者简介：周啟林，男，河北秦皇岛人，本科在读，现主要从事缓释制剂开发方面的研究。

通讯作者：孙永健，男，天津市人，硕士，副教授，现主要从事生物活性物质筛选与分离纯化方面的研究。