磷脂对脂质体性能的影响评析

宋范范，章绍兵，田少君

(河南工业大学 粮油食品学院，郑州 450001)

脂质体是由脂类两亲性物质如磷脂组成具有类细胞膜结构的一个闭合类球状囊泡，由一层或多层磷脂包裹而成，在模拟生物膜、药物载体、反应微环境中都有广泛的应用[1-2]。脂质体具有生物相容性和缓释等特点，是一种有发展前景的载体输送体系。脂质体一般由磷脂、胆固醇组成。作为两亲性物质，磷脂具有较好的表面活性和生物相容性，这使其在功能性食品、药品和化妆品领域有广泛的应用价值以及广阔的发展前景，尤其是在载体输送体系的研究和应用方面。自Bangham等[3]发现磷脂在水中可自发形成脂质体后，学者们已将磷脂作为脂质体最重要和研究最多的膜材。然而，磷脂来源、种类及组成复杂多样，不同的磷脂表现不同的理化特性，且每种磷脂的亲水基团种类、脂肪酸链长度和饱和度又有很大不同[4]，在一定程度上虽然为脂质体的制备提供了丰富的磷脂来源，但同时也可能会对脂质体的一些理化特性指标和稳定性造成影响，甚至对脂质体的功能性质产生影响。此外，磷脂脂肪酸链的氧化和水解也会对脂质体的性能造成影响[5]。因此，有必要了解磷脂对脂质体性能的影响情况，这对脂质体的应用至关重要。

1 脂质体的性能及评价指标

脂质体是由亲水性的极性头部和疏水性的非极性尾部构成[6]，作为载体使用时，亲水性芯材被包裹在亲水性的腔隙内部，疏水性芯材会嵌在双层脂质膜中间，两亲性物质根据与脂质体亲和力的大小嵌在水相和油脂相中间[7]，单层脂质体的结构示意图如图1所示。

图1 单层脂质体结构示意图[8]

脂质体性能评价指标一般包括理化特性和稳定性两个方面。脂质体的理化特性指标包括包封率、载量、微观结构、平均粒径、Zeta电位等[9-10]。脂质体的稳定性主要包括消化稳定性和贮藏稳定性，这关系到脂质体的品质、毒理学性质及生物有效利用率，是影响脂质体储存和应用的重要因素。

2 磷脂对脂质体性能的影响

2.1 磷脂来源对脂质体性能的影响

较有实用价值的天然磷脂是大豆卵磷脂和蛋黄卵磷脂[11]，但这类磷脂纯度很难控制，在使用和储存期间稳定性差，容易分解成溶血磷脂，并有可能产生细胞毒性。Wang等[12]研究了脂质体的载运能力和不同来源的卵磷脂的关系。结果发现，蛋黄卵磷脂的包封率高于大豆卵磷脂，且前者的泄漏率较低，因此蛋黄卵磷脂具有更高的药物载运能力。此外，大豆卵磷脂中的不饱和脂肪酸含量高于蛋黄卵磷脂，故利用大豆卵磷脂作原料时，脂质体的质量会受到影响[13]。除大豆卵磷脂和蛋黄卵磷脂外，从牛奶中获取的乳脂球膜磷脂也可作为脂质体的膜材，该磷脂的生物相容性更好，但这种磷脂价格较高。刘玮琳[5]以大豆磷脂和乳脂球膜磷脂为原料制备了粗脂质体，并对脂质体的性能进行了比较。结果表明，乳脂球膜磷脂制备的脂质体在胃肠道消化过程中能够更好地保持膜结构的完整性。

除天然磷脂外，可以通过纯化技术、合成技术或改性技术[14]对磷脂进行纯化、合成及结构调整等[15]，使其满足脂质体的性能需要。这类磷脂纯度高，但要用到有机试剂，产品可能存在安全隐患。为了避免包封药物被酶降解成没有活性的物质，Sérgio等[16]采用二油酰基磷脂酰乙醇胺(DOPE)代替磷脂酰乙醇胺(PE)制备pH敏感型脂质体，DOPE可以增强脂质体膜的疏水性，并促进与磷脂双分子层的相互作用。然而，利用PE制备脂质体时，其极性头部会发生水合作用引起膜的融合。此外，剪切力敏感型脂质体也可以用这类磷脂来制备[17-18]。柯琴等[19]以1，3-二棕榈酰胺磷脂酰胆碱(DPPC)制备了剪切力敏感型脂质体，该脂质体具备一定的剪切力敏感性，可达到使脂质体内含物在狭窄部位特异性释放的目的。

2.2 磷脂的脂肪酸链长度及饱和度对脂质体性能的影响

磷脂的脂肪酸链长度及饱和度直接决定了磷脂的相变温度，进而影响脂质体的包封率和稳定性。当温度升高至相变温度时，脂质双分子层中的脂肪酸链由有序变为无序，导致脂质体膜由“胶晶”态变为“液晶”态，膜的横切面增加，双分子层厚度减小，流动性增加，稳定性降低[20]。因此，在脂质体制备时，应选择具有适宜链长和饱和度的磷脂。一般磷脂脂肪酸链越长相变温度越高，链越短则相变温度越低，如二月桂酰磷脂酰胆碱(DLPC)相变温度为-20℃，而二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱(DMPC)及二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)分别为24、41℃[21-22]。短链脂肪酸的磷脂具有低的包装系数和相变温度，这有利于形成体积小的脂质体，并能够增强双分子层的流动性。田蒙蒙[23]用不同链长脂肪酸(C16∶0、C18∶0、C20∶0)制备的脂质体的平均粒径分别为(300±61)nm、(700±42)nm、(400±34)nm，用不同饱和度(C18∶0、C18∶1、C18∶2、C18∶3)制备的脂质体的平均粒径分别为(700±42)nm、(800±10)nm、(400±50)nm、(600±69)nm。Zhao等[24]研究了DMPC、DPPC、二硬脂酰磷脂酰胆碱(DSPC)、二油酰磷脂酰胆碱 (DOPC)和大豆卵磷脂(SPC)对脂质体的影响。结果表明，平均粒径、多分散指数、Zeta电位分别呈以下趋势：DMPC

2.3 磷脂的表面电荷对脂质体性能的影响

磷脂的表面电荷与其亲水性头部有关，表面所带电荷的多少对脂质体的性能也会产生影响[28]。不同磷脂所带电荷正负性有所不同，故脂质体自身也会带有电荷。常见的磷脂中，PC和PE为中性磷脂，磷脂酰丝氨酸(PS)、磷脂酸(PA)等带有负电荷。同一种磷脂组成的脂质体间存在静电斥力，故能够维持脂质体悬浮液的稳定[29]。脂质体按电荷性质亦可以分为中性脂质体、阴离子脂质体和阳离子脂质体[30]。通过改变脂质体的磷脂亲水基团的种类，可以构建不同带电性的脂质体。用PA和PS等制备的脂质体带负电，用磷脂酰胺(SA)和胆固醇衍生物等组成的脂质体带正电，用PC和PE制备的脂质体不带电[31]。一般来说，中性脂质体结构不稳定，如用二癸酰基磷脂酰胆碱(DDPC)和胆固醇制备的脂质体在数小时内就出现了相分离，从而影响脂质体的应用。故学者们多集中研究带电的脂质体以提高脂质体的稳定性。脂质体的表面电荷对其包封率、稳定性和靶向作用有很大影响，Kim等[32]发现正电荷脂质体对肠道给药有利，脂质体与肠道表面带负电荷的黏液层发生一定程度的交互作用。此外，有研究发现在应对金黄色葡萄球菌生物膜的治疗效果上，携带抗生素的正电荷脂质体比游离抗生素效果更好[33]，但该种脂质体也显示了一定的细胞毒性[34]。由于负电荷脂质是真核细胞的自然组成部分，其毒性较低，因此已有研究将该脂质体应用在基因传递研究方面[35]。

2.4 磷脂的浓度对脂质体性能的影响

磷脂的浓度会对脂质体的Zeta电位造成一定的影响，Zeta电位决定了脂质体的表面电荷。通常认为Zeta电位大于30 mV或者小于-30 mV的脂质体是稳定的，因为大量表面电荷的存在可以阻止脂质体的聚集[36]。Zhao等[24]采用超临界CO2技术制备了脂质体，并研究了磷脂浓度对脂质体的影响。结果发现，50℃的条件下，随着大豆卵磷脂浓度从5 mmol/L增加到30 mmol/L，脂质体的Zeta电位从-39.7 mV降低到-56.3 mV，同时平均粒径和多分散指数出现波动。Guldiken等[37]在不同卵磷脂含量(1%、2%、4%)下制备了包埋花青素(从黑色萝卜提取)的脂质体。结果显示，在脂质体储存期间增加卵磷脂的浓度能够增加花青素的包封率，但超过某一浓度后可能会引起脂质氧化。当卵磷脂含量为1%时，脂质体在储存期间具有较高的氧化稳定性。卵磷脂含量为4%时，不饱和脂肪酸的含量增高，导致脂肪氧化降解程度加大，会引起该脂质体的色度发生变化。此外，Gibis等[38]在研究磷脂含量对葡萄提取物脂质体的影响时，也发现在卵磷脂含量为1%时脂质体稳定性最好。

2.5 磷脂氧化和水解对脂质体性能的影响

在脂质体的制备、储存及实际应用中都可能发生氧化分解反应。磷脂常含有不饱和的脂肪酸链，不饱和度越高，磷脂越容易氧化，进而导致脂质体双分子层膜的结构改变、渗透性升高，影响包封率和作用效果[39]。温度、辐射、氧气、金属离子、光源、包装材料等[40]都会极大地促进磷脂氧化，磷脂氧化后其脂肪酸链断裂降解，使其倾斜于水相，导致双分子层膜上脂肪酸链的几何折叠规则发生剧烈改变[41]。耿亚男[29]以SPC为原料制备脂质体并研究了氧化对脂质体膜性质的影响，结果表明，随着Fenton试剂加入，脂质体的粒径先增大后减小，且分布更加不均匀，Zeta电位值会略微减小，脂质体膜的微极性略有增加，包埋率下降，膜的相对流动性下降。此外，磷脂的水解作用也影响脂质体稳定性，尤其是在磷脂酶、脂肪酶或胆固醇酶等存在时，磷脂更易发生水解，且水解产物大量堆积后可能会导致脂质体的聚集，从而使其粒径变大，致使包埋物泄漏，甚至产生毒副作用[42-43]。

3 结束语

脂质体作为一种具有类细胞结构的两亲性运载体系，已在食品强化剂和营养增补剂市场中占据很重要的地位。然而，脂质体的实际应用也遇到了一些问题和瓶颈，如脂质体储存稳定性方面，由于脂质体自身是一个动态的热力学不稳定体系，加之构成膜材的磷脂可能含有不饱和脂肪酸，使脂质体在制备、储存及运输过程中极易发生膜崩溃及降解，从而影响脂质体的理化特性和稳定性等性能。此外，脂质体对某些芯材的包封率也并不理想。磷脂作为脂质体的膜材，其自身的的结构(脂肪酸链长度及饱和度、表面电荷)、来源、浓度及氧化和水解程度会对脂质体的理化特性和稳定性产生影响，进而影响脂质体的性能。故在脂质体的制备过程中，要综合考虑磷脂的影响因素，选择合适的膜材磷脂及其他辅助试剂对脂质体进行构建或修饰，以改善脂质体的理化特性、稳定性和消化特性等性能。本文将磷脂对脂质体理化特性和稳定性的影响进行了总结，以期为扩大脂质体在功能性食品、药品和化妆品领域的应用价值提供研究思路。