乳清蛋白水解物纤维-葡聚糖递送氧化铁：稳定性和生物利用度

《International Journal of Cardiology Congenital Heart Disease》：Whey protein hydrolysate fibrils-dextran delivery iron oxides: stability and bioavailability

铁缺乏性贫血（IDA）是常见营养缺乏症，传统补铁剂易引发胃肠道刺激且生物利用率低。本研究设计了一种抗氧化乳清蛋白水解纤维-右旋糖苷（WPHF-DEX）复合铁递送系统，通过原位共沉淀和Schiff反应接枝技术，显著提高铁氧化物纳米颗粒的生物相容性、稳定性和铁的生物利用率（较硫酸亚铁高1.4倍），并减少胃肠道刺激。实验表明，WPHF-DEX通过表面配位结合铁氧化物，在体外模拟消化中维持铁氧化态稳定，Caco-2细胞实验证实其高效递送特性。

　　铁缺乏性贫血（IDA）是一种全球范围内常见的营养障碍，影响着数以十亿计的人口。尤其是在儿童、青少年以及孕妇群体中，IDA的发生率较高，给他们的身体健康和生活质量带来了严重影响。目前，传统补铁方式如硫酸亚铁（FeSO?）、葡萄糖酸亚铁和双甘氨酸铁螯合物等，虽然在一定程度上能够补充铁元素，但普遍存在较强的胃肠道刺激性、较低的吸收率以及不良的感官特性等问题。这些缺点不仅降低了补铁的效果，还可能导致使用者在服用过程中出现恶心、呕吐、腹痛等不适反应，进一步限制了其应用范围。

为了改善这些问题，研究者们正在探索更为温和、高效且安全的补铁方法。其中，铁氧化物纳米颗粒（iron oxide NPs）因其低刺激性、高生物相容性和良好的生物利用度，被视为一种具有潜力的新型补铁材料。然而，铁氧化物纳米颗粒在实际应用中也面临一些挑战，如其表面的疏水性容易导致聚集，从而影响其分散性和稳定性。因此，如何提高铁氧化物纳米颗粒的溶散性与生物利用度，成为当前研究的重要方向之一。

近年来，一些研究发现，通过将铁氧化物纳米颗粒与具有特定功能基团的高分子材料结合，可以有效改善其稳定性和生物利用度。例如，多糖类物质（如葡聚糖和壳聚糖）因其优异的生物相容性、生物降解性和丰富的官能团（如羟基、羧基和醛基），在铁氧化物纳米颗粒的包覆和稳定方面表现出色。此外，脂质体由于其仿生细胞膜结构，也被用于提高铁氧化物纳米颗粒的渗透性和靶向性，从而实现更精确的药物释放。然而，这些材料在铁补充方面的应用仍存在一定的局限，主要在于其铁含量相对较低，难以满足高剂量补铁的需求。

相比之下，蛋白质因其天然的还原性和生物相容性，成为一种有前景的铁载体。蛋白质纤维（fibril）是蛋白质在特定条件下（如高温和低pH）形成的有序结构，具有较高的长宽比和优异的物理化学性质。在纤维化过程中，蛋白质结构会部分展开，使得某些功能基团暴露出来，从而赋予纤维良好的还原性和螯合能力。然而，这些暴露的功能基团在与金属离子结合时，更倾向于通过质子化作用形成键合，而非通过螯合作用，这可能影响其对铁元素的稳定性和吸收效率。

因此，研究者们提出了一种新的策略，即通过将蛋白质纤维与多糖类物质结合，利用Schiff反应将多糖中的羟基转化为醛基，并与纤维中的氨基结合，从而提高复合体系的还原性和螯合能力。这一方法不仅可以增强铁氧化物纳米颗粒的稳定性，还能改善其生物利用度，使其在胃肠道中保持较高的活性状态，减少对胃黏膜的刺激，从而提高补铁的效果。

本研究的主要目标是通过将乳清蛋白分离物（WPI）与乳清蛋白水解物（WPH）混合，形成乳清蛋白水解纤维（WPHF），并进一步通过葡聚糖修饰，构建一种具有高还原性和稳定性的复合体系——乳清蛋白水解纤维-葡聚糖（WPHF-DEX）。在此基础上，通过原位共沉淀法将铁氧化物纳米颗粒负载到复合体系中，形成WPHF-DEX-Fe复合物。通过一系列实验，研究者们评估了该复合体系在胃肠道中的降解行为、铁的生物利用度以及其抗氧化能力的变化。

实验结果表明，经过乳清蛋白水解物与葡聚糖的结合，WPHF-DEX的抗氧化活性显著提高，具体表现为对DPPH自由基的清除率和对Fe3?的还原能力均有所增强。此外，该复合体系对铁氧化物纳米颗粒的结合能力也得到了验证，表明其能够有效保护铁元素的氧化状态，提高其在胃肠道中的稳定性。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析，研究者们进一步确认了WPHF-DEX与铁氧化物之间的配位结合模式，为理解其作用机制提供了重要的理论依据。

在体外消化实验中，研究者们模拟了人体消化环境，评估了WPHF-DEX-Fe复合物在胃肠道中的降解行为及其对铁元素的吸收效率。结果显示，该复合体系能够在胃肠道中保持较高的铁活性状态，减少对胃黏膜的刺激，同时提高铁元素的吸收率。与传统的FeSO?相比，WPHF-DEX-Fe的铁生物利用度提高了1.4倍，且在实验过程中未观察到明显的细胞毒性，表明其具有较高的安全性和生物相容性。

综上所述，本研究通过将乳清蛋白水解纤维与葡聚糖结合，构建了一种新型的铁氧化物纳米颗粒载体系统，不仅提高了铁元素的生物利用度，还有效降低了其对胃肠道的刺激性，为解决铁缺乏性贫血问题提供了新的思路和方法。该研究的成果不仅有助于推动乳清蛋白在营养补充领域的应用，也为设计更加高效、安全的补铁体系奠定了坚实的科学基础。