《Journal of Food Engineering》：Dual-encapsulated γ-cyclodextrin liposomal hydrogel beads crosslinked with Ca2+-SHP for pH-responsive and targeted lutein delivery
编辑推荐：
本研究通过交联大豆壳多糖（SHP）与环糊精包封叶黄素脂质体（γ-CD Lu-lip）制备了γ-CD Lu-lip@SHP复合水凝胶微球。FTIR证实氢键作用，封装效率达84.14%。微球在pH 2.0-7.4下呈现Fick与非Fick扩散特性，模拟胃肠环境下叶黄素生物利用度提升至29.21%，表明该系统可有效递送和保护光敏生物活性成分。
张兰鑫|王胜楠|田雪静|王瑞|刘贺
渤海大学食品科学与技术学院，中国锦州，121013
摘要
本研究通过将大豆壳多糖（SHP）与Ca2+交联，制备出核壳水凝胶微球，并将其与γ-CD叶黄素脂质体（γ-CD Lu-lip）结合，形成γ-CD Lu-lip@SHP珠。傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实γ-CD Lu-lip与SHP之间的主要相互作用为氢键。X射线衍射（XRD）、差示扫描量热法（DSC）和FTIR分析进一步证实叶黄素在γ-CD Lu-lip和γ-CD Lu-lip@SHP珠中的成功包封，包封效率为84.14%。所得微球表现出pH响应性释放行为：在pH 2.0、4.0和6.8时采用Fick扩散，在pH 7.4时采用非Fick扩散。这种pH依赖性行为使得在模拟的胃肠道条件下能够实现叶黄素的可控和持续释放，最终将叶黄素的口服生物利用度提高至29.21%。本研究表明，γ-CD Lu-lip@SHP珠系统能够通过可控释放机制有效递送和保护环境不稳定的生物活性化合物。
引言
多酚、多不饱和脂肪酸（尤其是EPA和DHA）以及维生素等生物活性化合物因其免疫调节、抗氧化、抗疲劳和调节脂质的作用而受到关注（Jiang等人，2025；Luo等人，2025；Reay等人，2024）。叶黄素是一种含氧类胡萝卜素，具有抗氧化、抗炎、保护眼睛和改善认知功能的作用（Wang, Jiang, & Shi, 2024）。然而，由于其水溶性差、对光、氧化和热的敏感性，其应用受到限制。因此，提高其物理化学稳定性对于增强其功能效果至关重要。已经探索了多种递送系统，如乳液（Karaca等人，2024）、胶束（Zhang等人，2024）、脂质体（Toro-Uribe等人，2019）和水凝胶（Liu等人，2020）来包封、保护并控制生物活性化合物的释放。传统的脂质体在储存稳定性和胃肠道内的靶向吸收方面存在不足。研究表明，在脂质体膜中加入低浓度的环糊精（CDs）可以提高包封效率并保持膜完整性（Lim等人，2021）。Azzi等人（2018）开发了一种药物-环糊精-脂质体（DCL）系统，可使诺丽醇的释放持续超过一周，并在4°C下保持稳定12个月。类似地，Huang等人（2024）报道了将柠檬烯包封在DCL中后，其抗氧化活性和稳定性得到改善。然而，基于CD的脂质体的口服应用受到其在胃肠道中易降解、生物活性物质过早释放以及生物利用度低的限制。
在口服药物递送系统中，核壳水凝胶珠被认为是有效的可控释放载体。它们的持续和可控的药物释放特性归因于高吸水能力、结构柔韧性和pH响应性。这种选择性释放减少了胃部刺激，并降低了酸敏感生物活性物质的降解（Lee, Han, & Chang, 2025）。水溶性果胶类多糖SHP具有抗氧化、抗肿瘤和调节肠道微生物群的作用，富含自由羧基（Liu, Wang, & Wang, 2025）。这些羧基通过与金属离子的相互作用形成密集的三维网络。基于这些特性，将γ-CD叶黄素脂质体（γ-CD Lu-lip）结合到基于SHP的核壳水凝胶珠中，制备出复合凝胶珠（γ-CD Lu-lip@SHP），以实现叶黄素的靶向包封和pH响应性释放。
本研究系统地使用膨胀率（SR）、接触角（WCA）、包封效率（EE）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）和差示扫描量热法（DSC）对γ-CD Lu-lip和γ-CD Lu-lip@SHP珠的物理化学和结构性质进行了表征。还进行了体外叶黄素释放实验和生物利用度分析，以评估γ-CD Lu-lip和γ-CD Lu-lip@SHP珠在模拟胃肠道条件下的稳定性和递送效率。本研究为设计能够有效包封、保护和控制叶黄素及其他生物活性化合物释放的脂质体凝胶递送系统提供了宝贵的见解。
材料
大豆壳购自中国锦州的Distribution Company，含有12%的蛋白质、34%的碳水化合物和14%的水分（w/w）。大豆卵磷脂（SL）购自江苏延科生物工程有限公司（中国江苏）。以下试剂购自上海Macklin生化有限公司（中国上海）：脂肪酶、聚氧乙烯山梨醇单油酸酯（Tween-80）、纯度为75%的叶黄素、纯度大于90.0%的豆甾醇以及来自猪胃黏膜的胃蛋白酶（≥3000 U/mg）。
膨胀行为分析
基于凝胶的载体的膨胀行为对其释放特性起着关键作用，为理解其释放机制提供了重要线索。膨胀过程使水能够渗透到凝胶三维网络的间隙中，从而促进包封的生物活性成分向外部环境的扩散。这一现象是由凝胶基质中亲水功能团的水合作用驱动的。
结论
本研究通过将SHP与γ-CD Lu-lip结合，并通过Ca2+进行离子交联，制备出核壳水凝胶微球（γ-CD Lu-lip@SHP珠）。所得γ-CD Lu-lip@SHP珠对叶黄素的包封效率高达84.14%，表明其具有优异的装载能力。光谱和热分析证实叶黄素成功包封并在凝胶基质中稳定。FTIR分析证实了氢键的形成。
作者贡献声明
田雪静：数据整理。王胜楠：撰写 – 审稿与编辑，方法学。张兰鑫：撰写 – 初稿，正式分析。刘贺：撰写 – 审稿与编辑。王瑞：撰写 – 审稿与编辑
未引用参考文献
Yang等人，2023年。
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了辽宁省科学技术项目（2024-MS-186和LJ232410167054）、辽宁省振兴人才计划（XLYC2203025）以及锦绣英才青年人才计划（JXYC230102）的支持。
