基于组织工程反应器的生物表面活性剂鼠李糖脂作用机制研究及安全性评价

表面活性剂的绿色化和功能化已成为表面活性剂工业的长期发展目标。环境友好且表面活性强的生物表面活性剂鼠李糖脂因此被寄予厚望。其应用范围极广，但作用机理尚不明确，推测与增加生物利用度等表面活性相关，而且其安全性尚需要深入的研究。本项目采用已构建的模拟体内小肠的Caco-2 组织工程反应器以及模拟体内肝脏的肝细胞组织工程反应器，评价鼠李糖脂提高生物利用度的功效及安全性。在实验中，先以经典的医用／食用级化学表面活性剂吐温-80为模型，通过促生物利用度提高的体内外一致性检验，确定应用可行性。然后，再评价鼠李糖脂的效果及相应机制。同时，采用Caco-2和肝细胞的组织工程反应器及其它多种动物细胞比较鼠李糖脂与吐温-80的细胞毒性，评价鼠李糖脂的体内安全性。通过本项目研究，探索组织工程反应器在评价精细化学品作用机制及安全性上的应用可行性，这有益于我国化学工业由粗放型向精细型发展，成为国际竞争力强国。

由于生物表面活性剂绿色环保、高活性低毒性的特点，其可能替代化学表面活性剂用于医用领域，然而其对人体和动物体的功效和安全性尚不明确。因此，本项目以生物表面活性剂鼠李糖脂为研究对象，采用三维的体外细胞模型，较为全面地考察了其对细胞的毒性和作为口服促吸收剂的应用可行性。具体的，项目首先评价了生物表面活性剂鼠李糖脂的成胶束特性，发现其胶束粒径随pH上升而下降，在生理pH 7.4的水溶液中，鼠李糖脂主要以小尺寸胶束形式存在。随后，构建了基于中空纤维膜的Caco-2细胞小肠组织工程反应器，能高表达小肠的吸收功能，并将Caco-2细胞的分化时间由21天缩短到10天。利用Caco-2细胞模型，评价了鼠李糖脂作为促吸收剂的应用可行性，发现鼠李糖脂能同时增加穿细胞和旁路渗透，且能抑制外排蛋白P-gp活性，从而有望被开发为促口服吸收剂。为进一步确证鼠李糖脂在医药领域的应用前景，本项目还全面评价了鼠李糖脂对体外培养细胞和大鼠的毒性。结果发现，尽管鼠李糖脂对体外培养细胞有较显著的毒性，其在大鼠体内的毒性却较微弱。这是由于鼠李糖脂能与血清蛋白结合，同时又易被肝脏代谢清除，使其不容易产生毒性。而在不含血清培养基所培养的体外细胞中，由于其高表面活性导致细胞膜破坏，从而会产生细胞毒性。总之，通过本项目的研究，初步考察了鼠李糖脂在医药领域的应用可行性，为以后将其开发成为新药或医药助剂奠定了一定基础。