论文荐读|江南大学成向荣团队: 用于干预溃疡性结肠炎的异甘草素纳米颗粒研究

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用于干预溃疡性结肠炎的异甘草素纳米颗粒研究

单位：

1．江南大学 食品学院

2．苏州市食品检验检测中心

基金项目：

国家自然科学基金项目（82103836）；江苏省市场监督管理局科技计划项目（KJ21125028）；2021年江苏省高等教育教改研究立项项目（2021JSJG058）；教育部“新农科”研究与改革实践项目（2020337）；2022年江苏省研究生教育教学改革课题（JGKT22_B032）

摘要&关键词

摘要：为提高异甘草素干预溃疡性结肠炎（ulcerative colitis, UC）的作用，以玉米醇溶蛋白（Zein）和果胶为包覆材料，使用反溶剂沉淀法制备异甘草素（isoliquiritigenin, ISO）纳米颗粒Zein-ISO。通过单因素试验，优化了异甘草素纳米颗粒的制备条件，并进行理化性质表征。通过体外模拟消化实验比较包埋前后ISO在胃肠中的释放行为，通过动物实验评价Zein-ISO针对UC的干预效果。结果表明，Zein溶液质量浓度20 g/L、乙醇溶液体积分数80%、ISO添加量6 mg、Zein与果胶质量比2:1时制备的Zein-ISO纳米颗粒平均粒径102.3 nm，稳定性高，包埋率达到91.66%。体外模拟消化实验表明Zein-ISO在肠液中的释放率（53.15%）明显高于胃液（18.85%）。动物实验表明，与游离ISO相比，Zein-ISO更显著地改善了结肠炎小鼠结肠长度缩短的疾病状态（P<0.001），降低了结肠组织中炎性因子TNF-α、IL-1β和IL-6的水平（P<0.001）。研究结果对ISO等水溶性差的活性膳食功能因子开发利用及UC的干预提供了新的思路。

主要结论

本研究选用Zein与果胶作为包覆材料，使用反溶剂沉淀法成功制备了负载ISO的复合纳米颗粒。单因素优化试验表明，选择Zein溶液质量浓度20g/L、乙醇溶液体积分数为80%、ISO添加量为6mg、Zein与果胶质量比为2:1，制备得到的Zein-ISO纳米颗粒包埋率达到了91.66%，具有较高的溶解性与稳定性，在扫描电镜下大小均一的规则球状。

a-×30 000；b-×10 000

图1 Zein原料、Zein、负载ISO的Zein纳米颗粒的扫描电镜

Fig.1 SEM of Zein raw materials, Zein, and ISO loaded Zein nanoparticles

模拟胃消化结束时，有23.28%游离的ISO被释放，Zein-ISO纳米颗粒中只有18.85%被释放。体外模拟消化结束时，Zein-ISO纳米颗粒的总释放率达到了72%，明显高于游离ISO（34.4%），并且在肠液中的释放率（53.15%）高于胃液（18.85%）。以上结果说明，Zein纳米颗粒包埋可提高ISO在消化液中的生物利用度，肠道可能是ISO释放的主要部位，Zein-ISO纳米颗粒具有靶向肠道释放和缓释的潜力。

图2 ISO和Zein-ISO纳米颗粒模拟消化的释放曲线Fig.2 Release profiles of ISO and Zein-ISO nanoparticles during gastrointestinal digestion

动物实验结果显示，Zein-ISO纳米颗粒可以提高ISO在小鼠血液中的浓度，更显著地降低结肠组织中炎症因子水平，有效地干预了溃疡性结肠炎。Zein-ISO为水不溶性膳食功能因子的纳米颗粒开发提供了新的思路。

图3 Zein-ISO纳米颗粒对结肠炎小鼠体重变化率的影响Fig.3 Effect of Zein-ISO nanoparticles on body weight change in colitis mice注：#表示与空白组相比有统计学显著性差异（P<0.05），*表示与模型组相比有统计学显著性差异（P<0.05），下同。

a-DAI评分；b-结肠长度；c-结肠照片图4 Zein-ISO纳米颗粒对结肠炎小鼠DAI评分及结肠长度的影响Fig.4 Effect of Zein-ISO nanoparticles on DAI scores and colon length in colitis mice

a-TNF-α；b-IL-1β；c-IL-6图5 Zein-ISO纳米颗粒对结肠炎小鼠结肠组织炎症因子水平的影响Fig.5 Effects of Zein-ISO nanoparticles on the levels of inflammatory factors in colon tissue of colitis mice

团队介绍

江南大学食品学院的食品科学与工程学科在我国同类学科中创建最早、基础最好、覆盖面最广，2007年被遴选为食品领域唯一的国家一级重点学科，现拥有食品科学与技术国家重点实验室（食品领域唯一）、粮食发酵工艺与技术国家工程实验室、国家功能食品工程技术研究中心、益生菌与肠道健康国际联合研究中心（食品领域唯一）等5个国家级平台，累计获得国家级科技奖励19项。食品学院的食品科学与工程学科在2009、2012、2017年的全国教育部学科评估中位列第一（A+），于2017年入选国家“双一流”建设学科。

五年来，学院注重夯实科学研究基础，充分依托科研平台和科研团队，科研创新能力与产业服务水平全面提升，获国家、省部级以上科研奖励40余项，其中国家级奖励7项（国家技术发明二等奖4项，国家科技进步二等奖3项）；近五年承担各级各类科研项目800余项，其中国家重点研发计划项目（课题）、国家自然科学基金项目在内的国家级项目190余项。年均科研经费总量突破2亿元，年均SCI论文数量超过600篇，共申请发明专利1000余项，获得发明授权专利910项(国际专利60余项)，接受电台国家及省市级电台采访20余次。

学院在校学生3000余人，其中博士生近500人、硕士生1100余人，本科生1500余人，实施“3+1”的“工程化”、“国际化”、“学术型”、“创业型”四大类个性化人才培养，通过建设与国际接轨的教材和课程体系、实施导师制、建立开放实验室、设立课余研究项目等方式，有力地支撑了研究性工程创新人才培养的目标。2016年，学院获得国家级教学成果一等奖1项、省部级教学成果奖一等奖和二等奖各1项。学院积极组织“食品科学与工程”卓越工程师培养，获批建设国家级工程实践教育中心3个，建立“食品工程专业学位研究生教育综合改革试点”，同时，食品工程获得“全国工程硕士研究生教育特色工程领域”荣誉称号。在IUFoST世界食品科技创新大赛、全国“互联网+”大学生创新创业大赛、全国大学生“挑战杯”课外科技作品竞赛、全国大学生生命科学竞赛等竞赛中，屡获佳绩，体现了较高的综合素质与科技创新能力。

第一作者

张琳婧，江南大学食品学院2020级本科生，食品与质量安全专业。

通信作者

成向荣，医学博士，食品营养与功能食品工程技术研究中心副教授，美国加州大学圣地亚哥分校（UCSD）访问学者，曾任新疆维吾尔自治区温宿县人民政府党组成员、副县长（挂职）。主要从事营养与代谢的分析、评价，重点是基于化学信息学、生物信息学手段开展传统食品中活性小分子、糖、肽的靶向发现与制备、营养与代谢调控、分子机制研究，以及产品的优适化开发。获评江南大学“我最喜爱的老师”、“来华留学教书育人标兵”、荣智权奖教金。

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