综述：为精准递送生物活性物质而定制的β-葡聚糖组装体，在炎症性肠病中的应用

《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》：Tailored β-glucan assemblies for precision delivery of bioactives in inflammatory bowel disease

炎症性肠病（IBD）治疗需求催生新型β-葡聚糖多模块递送系统，其通过靶向释放、免疫调节及肠道菌群调控实现精准治疗，同时需解决原料产量低、毒理标准化不足等问题。

　　

王玉晓|张书晨|郝思佳|黄晓军|苏文涛|谭明谦

中国辽宁省大连市大连理工大学国家海洋食品加工与安全控制重点实验室，国家海产品工程技术研究中心，116034

摘要：

背景

炎症性肠病（IBD）是一种无法治愈的疾病，患者需要终生服药。目前的临床药物递送方法常常会引起副作用。因此，迫切需要找到一种更安全、更有效的口服结肠靶向递送平台来缓解IBD。与传统药物相比，天然β-葡聚糖作为一种功能性成分的载体平台具有巨大潜力，可以协同抑制IBD，这得益于其体内安全性、靶向能力、免疫调节作用以及益生元特性。

范围与方法

本文探讨了利用β-葡聚糖作为可修饰平台来构建更智能的递送系统，以满足IBD精准干预的需求。我们单独介绍了β-葡聚糖作为多模块递送平台的应用，并强调了其与其他功能模块结合以实现共同递送的优越性能。文章回顾了基于β-葡聚糖的载体在设计策略、结构修饰和组合应用方面的最新进展，特别是β-葡聚糖响应肠道生理信号的能力，从而能够在炎症区域按需释放负载物。

主要发现与结论

β-葡聚糖作为口服多模块递送平台在精准治疗IBD方面的优势在于其可修饰的形状/结构、灵活的空间构象、对肠道的免疫调节作用、能够控制多种治疗药物的释放，以及调节肠道菌群和促进肠道矿物质/维生素吸收的能力。然而，仍需进一步研究以克服天然β-葡聚糖产量低的问题，标准化其作为载体的毒理学特性，并进一步阐明基于β-葡聚糖的递送平台在IBD中的干预机制。

引言

炎症性肠病（IBD）是一组慢性、特发性的免疫介导的胃肠道疾病，其特征是细胞介导的免疫反应，包括全球范围内日益常见的非特异性炎症性结肠炎（UC）和自身免疫性克罗恩病（Wang等人，2023年）。作为一种终身疾病，IBD的发病机制尚未完全阐明。尽管在治疗领域取得了许多进展，但仍存在局限性。一方面，所用药物与患者依从性差和全身性副作用相关；另一方面，常用的补充剂生物利用度低、易被清除且在胃肠道中稳定性差（Dai等人，2025年）。基于上述考虑，迫切需要一种更完整和有效的结肠靶向药物递送方法来缓解IBD。

与伴有严重不良反应的药物治疗相比，具有广泛药理益处的食物来源的多糖提供了一种新的解决方案。其中，β-葡聚糖作为一种生物反应调节剂，在结构骨架和立体化学方面丰富且独特，已被美国食品药品监督管理局批准为安全食品添加剂。食物来源的β-葡聚糖天然存在于谷物、酵母、真菌、藻类以及某些细菌的细胞壁中，其结构由通过β-糖苷键连接的葡萄糖单体组成。分支结构（如β-1,3、β-1,4或β-1,6）和分子量的不同决定了其特定的物理化学性质和生物活性（Zheng & Huang，2022年）。关于肠道健康的研究发现，β-葡聚糖通过免疫细胞介导的主动运输或通过肠道菌群的局部作用和代谢间接改善了IBD（Zhang等人，2023年）。与大多数多糖不同，β-葡聚糖能够靶向并优先被微褶皱细胞（M细胞）摄取，从而穿越肠上皮屏障，起到“精准导向”的作用。此外，β-葡聚糖能够在胃环境中稳定通过，对正常组织和细胞无毒（Wang等人，2023年）。因此，充分利用β-葡聚糖作为营养素递送载体的潜力，将有助于开发出更具价值的健康功能性食品。值得注意的是，β-葡聚糖尚未被全球主要药品监管机构正式批准用于治疗结肠炎的处方药，但在健康食品和早期研究中已有大量应用证据。在大多数情况下，β-葡聚糖被用作“膳食补充剂”，并在临床前或早期临床研究中作为创新药物递送系统的核心成分来改善结肠炎。例如，先前的研究讨论了28天燕麦β-葡聚糖饮食干预对UC患者的影响，发现饮食干预有助于患者病情改善、增强肠道屏障、减少菌群失调和免疫失衡，从而达到临床缓解（Zalecińska等人，2025年）。

基于β-葡聚糖及其衍生物的活性载体通过静电相互作用、自组装和小分子交联来装载和递送治疗药物，在肠道疾病中展现出巨大的应用潜力。这些方法在炎症部位最大化了治疗效果和药物浓度，同时减少了对正常细胞的毒性副作用。与传统生物医学应用中的非生物活性纳米材料相比，基于β-葡聚糖的递送平台不仅克服了生物大分子的局限性，还为人类带来了新的生物活性材料类别，成为生物材料领域的新概念、新技术和新框架。

近年来，随着对药物递送研究的深入，迫切需要基于病理特征的更高效、精准和适应性强的递送平台。β-葡聚糖通过结合其他靶向或响应特性更好地适应了这一发展趋势。基于现有文献，我们提出了一种基于β-葡聚糖的多模块递送平台，该平台集成了靶向、保护和响应释放功能（图1）。然而，其形成和演变规律尚未总结。因此，亟需一份结构化和方法论的指导来规范基于β-葡聚糖的多模块智能递送平台。本综述总结了用于IBD治疗中药物递送和结肠靶向递送的基于β-葡聚糖的多功能递送平台。首先介绍了β-葡聚糖及其衍生物的来源，随后阐述了基于β-葡聚糖的载体在IBD靶向干预中的免疫机制和组装技术，接着介绍了β-葡聚糖作为递送载体的优势及其制备原理。最后部分讨论了基于β-葡聚糖的生物材料在学术研究和实际应用中的当前挑战及未来方向。

节选内容

来自食物成分的β-葡聚糖的起源与特性

β-葡聚糖是一种可再生且具有功能性的生物大分子，在自然界中广泛存在，是一种由葡萄糖分子组成的著名膳食纤维（Choi & Kim，2023年）。在天然生物系统中，β-葡聚糖作为结构或储存多糖，在用于药物和营养素递送之前必须经过控制提取和加工。根据来源和加工策略的不同，β-葡聚糖可以以不溶性颗粒、中空酵母细胞壁或低分子量的形式获得

基于β-葡聚糖的定制多模块递送平台

口服给药是长期管理IBD的首选方法，但面临大分子不稳定性和溶解度低的挑战。β-葡聚糖的独特结构使其能够穿越严酷的胃肠道环境，被M细胞有效摄取并靶向免疫细胞，使其成为理想的口服递送平台。本节重点介绍了通过合理组装构建定制的基于β-葡聚糖的多模块递送系统的设计策略。

靶向模块

许多在IBD缓解方面具有显著优势的已知药物和活性物质，其口服利用率非常低。这与它们在胃肠道中的低抗性、溶解度差以及无法穿越生物屏障有关。因此，实现靶向递送以提高生物利用度是多功能递送平台研发中的重要目标。越来越多的研究人员正在考虑为β-葡聚糖配备这些特性

基于β-葡聚糖的多模块平台在IBD干预中的优势

口服给药是长期IBD治疗的首选方法，但面临药物稳定性和溶解性的挑战。常见的多糖如壳聚糖和海藻酸钠可以通过肠道依赖性靶向递送活性物质。然而，值得注意的是，它们通常缺乏显著的益生元活性，这意味着它们通常不具备显著的药理活性来干预结肠炎。因此，作为生物材料，它们主要起物理作用

结论与展望

根据现有研究，上述递送系统被总结为“多模块递送平台”，其中β-葡聚糖作为理想的核心支架，各种组件与其结合形成智能递送系统以干预IBD。在此基础上，该递送平台不仅保留了β-葡聚糖的优势，还增加了对药物递送有益的额外功能。在本综述中，我们总结了基于β-葡聚糖的合理设计

未引用的参考文献

Aleman等人，2023年；Anaya等人，2023年；Chen等人，2024年；Chen等人，2024年；Cheng等人，2020年；Colosimo等人，2021年；Divya等人，2020年；Huo等人，2022年；Li等人，2024年；Li等人，2024年；Miao等人，2022年；Ul Ashraf等人，2021年；Wang等人，2022年；Xie等人，2023年；Zhang等人，2023年。

数据可用性

本文描述的研究未使用任何数据。

CRediT作者贡献声明

王玉晓：撰写 – 审稿与编辑，资金获取。

张书晨：撰写原始草稿。

郝思佳：软件处理。

黄晓军：可视化。

苏文涛：撰写 - 审稿与编辑。

谭明谦：监督，资金获取。

利益冲突声明

作者确认本文内容不存在利益冲突。

致谢

本项目得到了国家自然科学基金（32302088）、中国博士后科学基金（2023M730453）、辽宁省教育厅科学研究基金（LJKMZ20220441）、沈阳市优秀中青年科技创新人才计划（RC230622）、大连金石湾实验室开放基金（Dljswkf202401）以及辽宁省创新联盟的支持