柚皮素( naringenin) 是柚皮苷水解掉一分子葡萄糖和鼠李糖得到的苷元，结构式如下图所示，属于二氢黄酮类化合物，主要存在于芸香科植物葡萄柚、西红柿、葡萄以及柑橘类水果中。国内外药理研究表明，柚皮素具有抗菌、抗炎、抗氧化、抗纤维化、抗癌、抗肿瘤、抗病毒、抗心律失常、镇咳、预防动脉粥样硬化、免疫调节脂肪代谢、保护肝功能以及类雌激素等多种药理活性，可被开发应用于医药、食品等领域。
柚皮素结构式
虽然可从多种原料中直接提取柚皮素，但提取得率较低。目前，工业上主要采用水解柚皮苷去除糖基的方式来大量制备柚皮素。
①酸水解后萃取法。从原料中提取柚皮素前，需先进行预处理，主要目的是让柚皮苷水解产生柚皮素，再提取柚皮素。如以柚皮苷粗品为原料，重结晶可得到纯度较高的柚皮苷，经H2SO4水解后用乙酸乙酯萃取，可得到柚皮素。酸水解法的特点是便宜简便，所得产物柚皮素纯度高。但由于在酸水解过程中使用的盐酸和硫酸等无机酸容易带来环境污染和安全问题，所以用食品级有机酸取代无机酸成为一种趋势。与硫酸和盐酸为催化剂相比，在有机酸催化下不需要重结晶纯化就能得到纯度较高的柚皮素，且所需有机溶剂量少，但缺点是柚皮苷水解率及柚皮素得率较低。
②酶水解后萃取法。以酶作为催化剂水解柚皮苷，重结晶后也可以得到较纯的柚皮素。如采用交联柚苷酶聚集体水解柚皮苷制备柚皮素，通过优化底物浓度、温度、pH 值、加酶量、反应时间等因素，在最优工艺条件下柚皮素得率为97.72%。目前，除了生物体外用酶法水解柚皮苷得到柚皮素外，也可利用酿酒酵母来表达拟南芥中的柚皮素生产基因，在生物体内通过从头生产直接得到柚皮素，再从中提取柚皮素。酶水解法工艺简单，但成本较高，且水解过程不易控制，会导致柚皮素产量不稳定。为了降低成本，避免前期酶的复杂提纯步骤，一般不采用纯酶水解，而直接将产柚苷酶的霉菌与柚皮苷混合，水解柚皮苷。
柚皮素溶于乙醇、乙 醚和苯，几乎不溶于水。脂溶性和水溶性均不好，通过引入脂溶性或水溶性较强的基团对其结构进行修饰，可提高其脂溶性或水溶性，从而提高生物利用度。其结构修饰主要包括羟基的烷基化、酰化、磺化、苷化及形成金属配合物等，研究人员以柚皮素的结构为母核，制备了大量的柚皮素衍生物。
①酚羟基上的结构衍生。柚皮素的苯环上含有很多酚羟基，可以与卤代烃反应成醚，这些卤代烃可以是芳香族化合物、脂肪族化合物和杂环化合物，产生多种醚衍生物，有些增加了亲水性，有些增加了亲脂性，还有一些被链接到大分子物质上。同时，酚羟基也容易与羧酸、酰卤或磷酰卤反应，生成的产物具有多种生物活性。
②酮羰基上的结构衍生。在柚皮素的结构中，有一个酮羰基，也是一个容易反应的位点，它可与苯肼、芳甲酰肼、氨基硫脲等反应，生成柚皮素席夫碱；也可与盐酸羟胺、盐酸甲氧胺、盐酸苄氧胺反应制备柚皮素肟衍生物；还可与乙二胺反应，生成柚皮素二聚体。
③其他的结构衍生。柚皮素很容易被氧化，氧化方式包括增加苯环上酚羟基、脱氢产生双键等。同时，由于羟基对苯环的电子效应，柚皮素可以参与一些亲核加成反应。柚皮素中的含氧杂环，在碱性条件下容易开环，生成 α，β-不饱和酮衍生物。而且，柚皮素可被糖基化而形成相应的糖苷，糖基化的位点一般在酚羟基上，也可在苯环上。此外，苯环上容易发生曼尼希反应(Mannich 反应)，生成一般的 Mannich碱或新杂环化合物。
虽然柚皮素具有广泛的药理活性，但由于其水溶性和脂溶性均较差，易氧化，体内吸收差，口服生物利用度低等缺点，限制了其临床应用。因此，科研人员开发了多种负载柚皮素的纳米递送载体，例如，纳米颗粒、纳米乳液、脂质体和纳米混悬液等。这些纳米递送载体极大地提高了柚皮素的稳定性、溶解度、生物利用度等，实现了多种疾病的预防和治疗。
聚合物纳米颗粒包括聚合物纳米凝胶、纳米胶囊及纳米胶束等，与传统治疗方法相比，聚合物纳米颗粒在给药应用中提高了药物的生物相容性、生物利用度、安全性、药物的渗透性和稳定性，并保护药物不被水解酶水解，提高了治疗效果。依据聚合物纳米颗粒组成的不同，聚合物纳米颗粒可分为人工聚合物纳米颗粒与天然聚合物纳米颗粒。
多种具有生物相容性、可降解性及低毒 性的人工聚合物，包括聚乙烯醇、聚乙烯吡 咯 烷酮和聚乙二醇化聚乳酸酯等被证实可用于柚皮素纳米颗粒的构建。利用聚乳酸和聚乙烯醇对柚皮素进行封装，发现这种纳米颗粒在模拟胃肠道条件下具有更好的封装效率和柚皮素的持续释放特点，柚皮素的生物利用度提高了4.7 倍。人工聚合物的亲疏水性、靶向性会影响聚合物纳米颗粒的结构与性质。两亲性聚合物分子，如聚乙二醇化聚乳酸酯、甲氧基聚乙二醇-聚己内酯可以在水介质中自发形成核壳结构，它们的疏水核心可以作为柚皮素的储层，将疏水的柚皮素包裹在聚合物胶束中，进而提高柚皮素在水介质中的溶解度/分散性。而亲水性聚合物，如右旋糖酐和聚乙烯吡 咯 烷酮等则可以通过涂层的形式包裹柚皮素，形成纳米颗粒。这些亲水性聚合物通过与柚皮素形成分子络合物进而缓解柚皮素结晶，提高柚皮素的溶解度和生物利用度。此外，聚己内酯被认为具有很好的靶向性，能够保护正常非靶向组织免受毒 性。因此，聚己内酯-柚皮素纳米颗粒具有优异的主动靶向作用，能增强癌细胞对柚皮素的摄取并提高柚皮素对癌细胞的毒 性作用。
应用于柚皮素纳米颗粒构建的天然聚合物的类型非常广泛，包括蛋白质（丝素蛋白、β-酪蛋白、乳球蛋白）和多糖（壳聚糖、海藻酸钠、纤维素）等。天然聚合物纳米颗粒的构建方式多样，主要包括：（1）交联法：即利用物理或化学交联剂实现天然聚合物与柚皮素的交联；（2）自上而下法：即将天然聚合物与柚皮素在剪切、撞击等力的作用下产生纳米颗粒的方法，如涡旋混合、研磨等；（3）自下而上法：即通过环境诱导（如温度、 pH 值、离子强度、溶剂极性等）使生物聚合物与柚皮素组装形成纳米颗粒，如溶解-吸附法、反溶剂重结晶法等。
在柚皮素的脂质纳米递送系统中，固体脂质纳米颗粒（SLNs）、纳米结构脂质载体（NLCs）和脂质体形式的纳米递送系统被广泛使用。
固体脂质纳米颗粒（SLNs）是以天然或合成的固体脂质，如硬脂酸、三酰甘油等为载体，将药物包裹于类脂核中而制成的脂质纳米颗粒。SLNs 具有亚微米尺寸（<1000 nm）。与聚合物、脂质体和乳剂相比，SLNs 具有低毒 性、无需使用有机溶剂、药物控释、成本低等优点。近些年，SLNs 作为柚皮素纳米递送系统被广泛研究。如以甘油单油酸酯（GMO）为脂质来源和聚乙二醇琥珀酸酯（TPGS）为稳定剂，采用乳化均质化法制备NRG-SLNs。研究发现，柚皮素和脂质聚合物是相溶的，脂质纳米颗粒呈光滑的纳米球状，柚皮素的持续释放长达 90 h，NRG-SLNs 能有效减少肝损伤和纤维化，并且 SLNs 显著提高了柚皮素的生物利用度和肝 脏的靶向递送。采用乳化和低温凝固技术将柚皮素包裹在 SLNs中。NRG-SLNs 结构为均匀的球形颗粒，具有高载药量，对人肺癌上皮细胞没有毒 性，给药后 NRG-SLNs 的生物利用度显著增强。利用微乳化法制备负载柚皮素和紫杉醇的双药物 SLNs 载体系统，用于治疗多形性胶质母细胞瘤（GBM），结果表明 SLNs 显著提高了药物的释放率和吸收率，并改进了药物对 GBM 的靶向性。
纳米结构脂质载体（NLCs）是在 SLNs 基础上发展的第二代脂质基纳米颗粒。NLCs 由在固体脂质中加入液体脂质作为混合类脂基质，以此制备的脂质基纳米颗粒。NLCs 的特点在于：药物在脂质基质中的溶解度高、载药量高、药物释放可控，并且，由于其紧凑的结构，药物的爆发释放量也较低。采用乳状液蒸发加低温凝固法制备柚皮素负载纳米结构脂质载体（NRG-NLCs），发现 NRG-NLCs 具有较高载药能力，并使柚皮素释放率提高了3.5 倍，促进了柚皮素的上皮转运和肠道吸收，提高了柚皮素的口服生物利用度。
脂质体是由磷脂双分子层膜形成的球形脂质囊泡。这些脂类通常是天然磷脂，如大豆磷脂酰胆碱（SPC），合成磷脂和二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC）。脂质体可以将亲脂性和亲水分子包裹在其中，避免它们的降解，并将药物成分释放到指定的目标上。研究表明，脂质体可以有效改善和增强柚皮素的药物效果，如提高药物的溶解度和生物利用度、改变药物的形态（颗粒大小、Zeta 电位、包封效率和药物释放谱）、促进药物靶向，进而提高治疗效果。研究表明，柚皮素脂质体具有更好的物理稳定性和较高的 Zeta 电位值，与游离的柚皮素相比，柚皮素脂质体具有更高的溶解度和口服利用度，在不同组织中的药物浓度更高，特别是在肝脏中。
纳米乳液是热力学不稳定和动力学稳定的体系，自身易发生沉降、絮凝和聚结。因此，纳米乳液中常加入乳化剂，通常是表面活性剂和助表面活性剂，后者可吸附在油水界面，导致界面张力降低，有利于更小的液滴的形成，并防止液滴的聚集。纳米乳液中的颗粒具有核壳结构，即两亲性材料构成的壳包裹着亲脂性材料构成的核心。亲脂性材料包括多种不同的非极性分子，如三酰基甘油、二酰基甘油、单酰基聚醛醇和生物活性成分。两亲性壳包含各种表面活性分子，如表面活性剂、磷脂、蛋白质和多硫化合物等。研究表明，纳米乳液可用作柚皮素等疏水性药物的递送体系，并显著改善药物的生物活性和吸收利用情况。
自乳化液是由油相、表面活性剂和助表面活性剂形成的无水均匀液体混合物，是一种无水的纳米乳剂浓缩液。自乳化液的最大特点是在胃肠道蠕动及胃肠液水性介质环境下，它们迅速并自发地乳化形成尺寸从几纳米到小于 200 nm 的纳米油滴。这些纳米油滴含有溶解在油相中的药物，并且增强了界面表面积，表面积的增加可以改善药物的增溶和渗透性能。此外，自乳化液含有高浓度的表面活性剂和助表面活性剂，具有提高药物渗透性和提高载药能力的优点，可以显著促进高亲脂性药物的生物利用度。
纳米混悬液系统可作为不溶性药物的递送工具，能降低共溶剂毒性、颗粒大小，并提高药物溶解度、生物利用度、载药量和稳定性等。纳米悬浮液的制备涉及到颗粒的形成，这些颗粒可以通过缩小较大晶体的颗粒尺寸形成纳米晶体，也可以通过使溶解分子的沉淀获得颗粒来获得。纳米混悬液中的稳定剂对于维持纳米颗粒的稳定性、抑制颗粒自发的晶体生长、保持颗粒均匀的粒径分布等方面起着重要作用。用于制备纳米悬浮液的稳定剂主要为表面活性剂或聚合物，包括吐温-80、泊洛沙姆 188、聚乙二醇（PEG）、聚乙烯醇（PVA）、 D-α-生育酚聚乙二醇琥珀酸酯（TPGS）和聚乙烯吡 咯 烷酮等。当前，许多报道证实了纳米混悬液系统能够显著提高柚皮素的物理化学和药代动力学特性。将聚乙烯吡 咯 烷酮作为稳定剂制备了柚皮素纳米悬浮液（NRG-NS）。与纯柚皮素相比，NRG-NS 粒径显著减小，柚皮素在胃肠道中表现出良好的通透性，并且其溶解度和生物利用度也得到显著提高。采用沉淀超声法，将不同类型的表面活性剂和聚合物，包括胆酸钠、十二烷基硫酸钠、 PEG、吐温-80、泊洛沙姆 188 和 TPGS 用于柚皮素纳米混悬液制备，发现与其他表面活性剂相比， TPGS 具有更高的乳化效率，显著提高了柚皮素的溶解度和口服利用度，其主要原因是TPGS 使得柚皮素由晶体变成无定形，促进了柚皮素的溶解，并使得柚皮素颗粒从微米减少到纳米。