《Journal of Pharmacological and Toxicological Methods》：A novel, flexible, and accessible method for the
ex vivo induction and quantification of excitotoxicity
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淀粉、蛋白质和脂肪酸通过自组装形成热力学更稳定的纳米复合物，其结构特性及形成机制通过差示扫描量热法分析，发现蛋白质的存在显著促进高阶纳米结构形成并增强稳定性。
Deepak Bhopatkar|Bruce R. Hamaker|Nawel Khalef|Aziz Bakri|Osvaldo H. Campanella
摘要
我们之前的研究报道了一种由常见生物分子（淀粉、蛋白质和脂肪酸）自组装而成的纳米级复合物。虽然已经通过多种分析技术证实了这种纳米复合物的形成，但其热力学特性与传统纳米乳液系统的差异尚未得到探讨。本研究旨在通过评估复合物形成过程中的热力学性质、焓、熵和吉布斯自由能的变化，来提供对其自组装过程的物理化学理解。使用调制差示扫描量热法（MDSC）监测了这些生物分子以特定比例混合时的相互作用。通过分析初始冷却过程中的逆热容变化，计算出了与自组装相关的熵变和吉布斯自由能变化。应用经典平衡热力学原理，研究表明蛋白质的存在有助于形成更高阶的纳米结构，这使其区别于典型的乳液系统。此外，这种结构比淀粉-脂肪酸或蛋白质-脂肪酸二元复合物更为稳定。我们的发现有力地证明了这些自组装纳米级复合物不仅在化学上是可行的，而且在热力学上也具有优势且稳定。
章节摘录
引言
生物成分之间的相互作用在食品和制药应用中非常普遍，对食品结构的发展起着关键作用，最终影响食品的功能性和质地。除了影响感官属性外，这些结构还能显著提高营养物质的生物利用率。随着先进分析工具的出现，现在可以测量和计算参与这些结构形成的分子间和表面力。
材料
高直链淀粉（Amylogel?）含有50%的直链淀粉（重量百分比），由Cargill公司（Cedar Rapids, IA）提供。β-乳球蛋白和亚油酸（cis-9, cis-12-十八碳二烯酸，C18:2）购自Sigma-Aldrich Chemical公司（St. Louis, MO）。使用MDSC制备纳米粒子
使用差示扫描量热法（DSC，Q2000，TA Instruments，New Castle, DE）监测纳米粒子的形成过程。通过含有特定比例直链淀粉的冻干混合物来追踪纳米粒子的形成过程。
纳米粒子的形成
在含有三种成分（即直链淀粉、脂肪酸和蛋白质）的混合物中，纳米粒子的形成在冷却过程中表现为放热事件。在第一个加热循环中，所有样品均未显示出显著的热事件（数据未在此显示）。图1展示了不同样品在冷却过程中的热曲线。在仅含有蛋白质或蛋白质与脂肪酸的样品中，未观察到显著的放热事件，表明这些过程是不可逆的。
讨论
在先前的研究中，有人提出纳米粒子的形成涉及静电和疏水相互作用。15,17,18疏水相互作用参与了淀粉-脂肪酸包合物的形成，而静电相互作用则发生在赖氨酸残基的ε-胺基团与脂肪酸的羧基之间。据报道，静电键的形成可以释放高达440 kJ/mol的能量，远高于疏水键的能量。5因此，献给Rodolfo (Rodo) Pinal教授
本文献给普渡大学工业药学系的Rodolfo (Rodo) Pinal教授——一位深受爱戴的同事和朋友。这项工作源于他与Campanella教授共同教授的一门研究生课程，在该课程中，Bhopatkar博士在所有合作者的强烈支持下主导了该项目。我们的合作源于多年来与Rodo之间的友谊和默契。通过这篇文章，我们纪念他的生平、他的贡献以及他对我们的深远影响。利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。
