环糊精包埋四氢姜黄素提高水溶性：新型生物杀菌剂的合成、表征及抗真菌活性
通过与不同的环糊精(CDs)形成包合物，提高了四氢姜黄素(THC)分子的溶解度，这是一种很有前途的生物农药衍生物。随机甲基化β-环糊精(me - β cd)在大小、取代基或结构发生变化的cd中效果最好。差示扫描量热法1.H-和2D核磁共振（NMR）证实MeβCD中含有THC。
集锦
甲基化β-环糊精提高了100倍四氢姜黄素的水溶性。
THC/MeβCD络合物的化学计量比为1:1。
DSC,1.H-和2D-NMR显示出THC络合。
对MEβCD和THC /MEβCD没有抗真菌活动。
MEβCD的聚合允许抗真菌性能。
旋转框架的Overhauser效应谱尤其阐明了四氢呋喃(THC)芳香质子与CD腔内质子之间的特殊相互作用。采用Higuchi和Connor方法研究了四氢大麻酚(THC)与MeβCD之间的复合物形成，得到了一个591 M的缔合常数−1.．四氢大麻酚负载MeβCD对靶菌无明显抑制作用禾谷镰刀菌．然而，载荷的MEβCd聚合物表现出真菌生长的25％抑制，从而使其具有无溶剂，水性和生物基杀菌剂制剂的有希望的材料。
介绍
植物容易受到真菌，线虫和昆虫的攻击，产生产量损失和若干种属镰刀菌就作物污染而言，在欧洲通常被认为是最重要的。其中，禾谷镰刀菌可感染玉米、小麦或大麦等谷物，导致产量下降达50%（Shah等人，2017年），但也可能产生真菌毒素，对人类和动物造成健康问题。目前，害虫防治策略尤其是镰刀菌物种主要依靠合成杀菌剂，这些杀菌剂可能对人类健康有害，对环境有害(古普塔2011年；聪明，2003年）。如Kumar和Singh（2015年）所提到的，合成农药进入食物链的食物链与其生物累积触发了几种无法预料的后果。现在正在制定克服合成杀虫剂缺点的替代战略变得重要。因此，科学研究已经转向使用可持续和可再生产品，表现出显着的功效，同时对人和环境友好的危害较小。
酚类化合物属于研究最多的一类天然活性物质，有可能用于生物农药制剂。它们几乎存在于所有植物中，并具有抗氧化特性（Dai和Mumper，2010）。含有酚类衍生物的精油（Avanço等人，2017年）或谷物提取物（Heidtmann Bemvenuti、Tralamazza、Jorge Ferreira和Corrêa、Badiale Furlong，2016年）已经用于控制真菌发育。纯酚类化合物，如香芹酚、百里酚和o-甲酚也显示出减少菌丝生长的能力（Teodoro、Ellepola、Seneviratne和Koga Ito，2015；Wang等人，2019年）。在这方面，四氢姜黄素（THC），由姜黄素氢化而得，姜黄素是一种姜黄素，存在于植物的根茎中姜黄. 通常被称为姜黄，已经在生物农药制剂中显示出有希望的结果（Coma、Portes、Gardrat、Richard Forget和Castellan，2011）。THC由两个愈创木酰亚单位组成，由一个带有β-二酮基团的C7脂肪链连接（THC，图1）A.），并表现出抗氧化剂，抗真菌和抗氧毒性特性。不幸的是，其极低的水溶性强烈限制了其基于水性制剂的潜在应用。提高酚类化合物溶解度的许多分散技术在文献中（Zhang，xing，Zhao，＆Ma，2018）和其他，封装技术，如喷雾干燥，溶剂蒸发，冷冻干燥和脂质体形成很有吸引力（方，＆Bhandari，2010; Munin，＆Edwards-Lévy，2011）。由于它们的天然来源及其GRAS状态（Braga，2019），环糊精（CDS）是这种疏水活性剂的特别合适的载体材料（Cheirsilp，＆Rakmai，2017; Del Valle，2004; Nardello-Rataj，＆Leclercq，2014; Pinho，Grootveld，Soares，＆Henriquez，2014）。简而言之，Cd是通常由6,7或8β-连接的葡萄糖单元组成的生物聚合物，其由外部亲水壳和内部疏水腔组成的漏斗形结构（图1B）。亲水部件使它们可以溶于水溶性，而亲脂性内部将它们赋予它们捕获疏水分子的能力。CDS已经几乎没有用于农业（Morillo，2006）和含有复合体系的尚未涉及增加水溶性活性剂（Singh等，2020）的溶解度，从而允许减少施用的剂量（Morillo，2006）。例如，CDS已被用于封装像碳纳西姆（Wang等，2017）或氯洛尼尼（Gao等，2019）和两种植物提取物，Carvacrol和Linalool（Campos等，2018）的合成和有害的杀菌剂。所有得到的包合物都更有效地控制害虫，导致最小的活性浓度的降低。
本工作的目的是研究天然和改性的CDs，以增加THC的表观水溶性，从而创造新的抗真菌生物基复合物，用于生物农药的应用。
首先考察了环糊精的结构对THC溶解度的影响，选择了最合适的环糊精。首次用差示扫描量热法、核磁共振波谱法和扫描电镜对负载四氢呋喃的MeβCD配合物的理化性质进行了表征。最后，比较了负载四氢呋喃环糊精和游离四氢呋喃环糊精的生物活性F. Graminearum.．
材料
当使用缩写CD时，它指的是该研究中的“环糊精”或任何类型的环糊精（βCD，γCD，MEβCD，Poly-βCd和Poly-MeβCd）。
β环糊精Kleptose®（βCD）随机甲基化-β-环糊精Kleptose Crysmeb®（MeβCD）由飞速上升（批量E0002，Lestrem，France）。柠檬酸（CTR），二氢次磷酸钠（NAH2.宝2.•小时2.O） 和碳酸钠（Na2.一氧化碳3.)用于合成β-CD聚合物（聚β-CD）由Sigma-Aldrich（法国圣昆廷法拉维耶）提供。
me - β cd取代度为0.5，分子量为1184 g/mol。γ-环糊精(γCD)购自TCI欧洲。cd的FTIR和DSC光谱可以补充信息(图S1和图S2)。
以柠檬酸为交联剂，次磷酸钠为催化剂，聚-βCD和聚-我-βCD的摩尔比分别为59/40/1和61/40/1，根据Junthip, Tabary, Leclercq， & Martel(2015)方法合成了βCD (Poly-βCD)和me -βCD (Poly- me -βCD)的阴离子水溶性聚合物。简单地说，去除水分后，固体混合物在140°C真空下固化30分钟。然后加入水，过滤得到的悬浮液，通过6-8 kDa膜(SPECTRAPOR 1, Spectrumlabs)在72小时内对水透析滤液。最后，通过冷冻干燥回收水溶性阴离子型CD聚合物。平均摩尔质量(MN)衡量水尺寸排阻色谱法(SEC) 11800克/摩尔和15600克/摩尔,分别聚-βCD和Poly-MeβCD(多分散性= 1.7),使用DIONEX终极3000配备了黎明HELEOS II多角度光散射和OPTILAB雷克斯微分折射计(4列Shodex OH-Pak 30厘米,流量 = 0.5毫升/分钟,聚合物浓度 = 3g /L，流动相 = 0.1 M NaNO3.和纳米3.，dn/直流 = 0.139). 基于H的积分值1.和柠檬酸亚甲基信号(CH2.Poly-βCD和Poly-MeβCD分别含有72.0 wt%的βCD和63.4%的MeβCD。用这个百分比来计算CD腔的浓度。聚合物的FTIR光谱在Tabary et al.(2016)的工作中有补充信息(图S3)和DSC光谱。
四氢姜黄素四纯（THC）购自Sabinsa Corporation SabiWhite®（美国）。
马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)培养基(马铃薯淀粉4g/L，葡萄糖20g/L，琼脂15g/L)来自Biokar。适用于羧甲基纤维素介质(CMC介质，CMC低粘度15g /L;酵母提取物1 g/L;MgSO4.；7小时2.O 0.5 g / L;NH4.不3.1 g / L;KH2.宝4.1 g/L），产品由Aldrich（法国圣昆廷法拉维尔）提供，介质中使用的所有盐均为分析级。
菌株CBS 185.32F. Graminearum.属于Inrae Mycsa实验室收藏（Center Inra de Nouvelle-Aquitaine Bordeaux Ur1264 Mycsa，Inrae，Villenave D'Ornon，France）被用作抗真菌研究的靶向菌株。
文章信息：安妮洛伦，克里斯蒂安加德拉特，尼古拉斯塔巴里，伯纳德马特尔，维罗尼克科马。环糊精包封四氢姜黄素提高水溶性：一种新型生物杀菌剂的合成、表征和抗真菌活性，碳水化合物聚合物技术与应用，2021。https://doi.org/10.1016/j.carpta.2021.100113.