華南理工大學吳巨集教授：高疏水性復合奈米纖維載體調節乳鐵蛋白的結腸釋放速率，實現其抗結腸癌活性的有效發揮
乳鐵蛋白是一種重要的乳清功能蛋白，具有多種生物活性。 但由於其對胃腸道環境的敏感性，其生物活性在口服給藥時容易被破壞，限制了其在功能性食品領域的應用。 為了提高乳鐵蛋白的口服穩定性並維持其生物活性，構建高效的結腸遞送系統是一種有效的策略。 然而，常用的多醣基壁材料由於其親水性膨脹特性而不能令人滿意地進行結腸輸送。 提高載體材料的疏水性可以提高活性物質的結腸遞送效率，但同時也會導致釋放速度變慢，從而影響生物活性的發揮。
近日，華南理工大學吳紅教授團隊在《國際生物大分子雜誌》上發表最新研究成果“通過構建疏水乙基調節乳鐵蛋白的結腸靶向釋放率”。 纖維素果膠復合奈米纖維載體及其對抗結腸癌活性的影響。基於乙基纖維素和果膠等聚合物，研究人員通過乳液同軸靜電紡絲技術開發了一種負載乳鐵蛋白的高疏水性復合奈米纖維載體（CNC），並在疏水性乙基纖維素殼和乳鐵蛋白所在的核層之間增加了由果膠組成的中間層，並改變了果膠的含量以調節載體的微觀結構， 從而調節乳鐵蛋白的釋放速率。乳鐵蛋白在複雜載體中的釋放速度越快，其抗結腸癌活性就越高。
首先，通過調節果膠乙基纖維素殼乳液中果膠水溶液的黏度和電導率，提高其靜電可紡性，建立可紡性關係圖（圖1a），分別得到形貌完整、直徑均勻的奈米纖維，分別採用果膠分散相%和20%wo乳液（圖1b）; 然後，以上述4種不同分散相質量比的WO乳液為殼層，以含有乳鐵蛋白的PVA水溶液為核心層，製備了5&95 CNC、10&90 CNC、15&85 CNC和20&80 CNC四種復合奈米纖維。
圖1 復合奈米纖維載體製備條件優化
透射電鏡表徵結果表明，這些復合載體具有奈米纖維核層、分散相顆粒和乙基纖維素共連續分布的中間層和較薄的外層（圖1C），水接觸角（>130°）也表明了它們的高疏水性。 乳鐵蛋白被成功封裝到復合奈米纖維中，並與聚合物載體相互作用。 體外胃腸消化-結腸發酵過程顯示，乳鐵蛋白在上消化道（模擬胃和小腸液）的釋放量<5%（圖2C），乳鐵蛋白通過復合奈米纖維載體高效遞送至結腸，復合奈米纖維中果膠含量顯著影響乳鐵蛋白的結腸釋放行為（釋放量和釋放時間）。 結腸發酵過程中乳鐵蛋白釋放完成時間分別為3 h和5&95 CNC、10&90 CNC、15&85 CNC和20&80 CNC，復合奈米纖維的形貌變化與其釋放行為密切相關（圖2D）。 重要的是，MTT 分析、螢光觀察和蛋白質印跡研究表明，乳鐵蛋白的結腸釋放速率顯著影響其抗結腸癌活性，即釋放速率越快，抗結腸癌活性越高（圖 3）。 綜上所述，這些結構可調的復合奈米纖維載體在功能性食品領域具有潛在的應用前景。
圖2 復合奈米纖維載體的結構表徵及乳鐵蛋白釋放行為.
圖3 乳鐵蛋白的抗結腸癌活性。
*鏈結：人物簡介：
吳紅，華南理工大學食品科學與工程學院教授、博士生導師。 近年來主要從事食品營養與健康、脂質化學、微生物工程等方面的研究。 承擔國家自然科學、教育部新教師、廣東省自然科學等專案30餘項。 發表SCI論文150餘篇，獲得國家發明專利20項，出版教材2部，獲廣東省自然科學獎二等獎1項。 現任華南理工大學食品科學與工程學院食品生物工程研究所副所長、全國白酒標準化技術委員會技術委員會委員、廣東省生物物理學會理事、美國化學會會員、中國微生物學會會員、 擔任Foods Chemistry、Food Hydrocolloids、Carbohydrate Polymers編委、Food Science等國內外學術期刊審稿人。