《Food Bioscience》：Self-Healing pH-Responsive Gelatin-Pectin Hydrogels Integrated with Multivesicular Liposomes for Controlled Bioactive Delivery
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摘要脂质体集成水凝胶为多酚类活性物质的胃肠道递送提供了一种有前景的策略，但在单一系统中同时实现胃部保护、肠道阶段释放以及结构恢复仍然具有挑战性。本研究开发了一种自修复、pH响应的明胶–果胶（Gelatin–Pectin）水凝胶，其中集成了多室脂质体（MVLs），用于姜黄素和花
摘要
脂质体集成水凝胶为多酚类活性物质的胃肠道递送提供了一种有前景的策略，但在单一系统中同时实现胃部保护、肠道阶段释放以及结构恢复仍然具有挑战性。本研究开发了一种自修复、pH响应的明胶–果胶（Gelatin–Pectin）水凝胶，其中集成了多室脂质体（MVLs），用于姜黄素和花青素的控释。动态席夫碱键形成于明胶与双二苯甲甲醛封端的聚乙二醇（DB-PEG）之间，而非共价明胶–果胶相互作用则进一步强化了水凝胶网络。果胶浓度的增加可逐步提高网络完整性和机械性能，其中优化的3%果胶配方（MVLs@DBGel-Pec3）展现出117.83 kPa的压缩模量和96.66%的持水性。流变学分析显示主要呈现弹性行为、剪切变稀现象，以及在经历高应变破坏后能快速恢复模量，这支持了网络的动态自修复能力。重要的是，果胶的加入在酸性条件下稳定了含脂质体的网络，同时促进了活性物质在肠道pH下的持续释放。对于优化的MVLs@DBGel-Pec3配方，在模拟胃液（SGF）中孵育2小时后，仅有11.02%的姜黄素和11.25%的花青素被释放；而在随后的肠道阶段孵育后，累积释放量分别增至54.25%和53.20%。释放动力学表明，在胃液条件下为扩散主导的传输，而在肠道条件下则为异常传输。这些发现表明，将MVLs与双重交联的明胶–果胶（Gelatin–Pectin）水凝胶集成，为提高多酚类活性物质的胃肠道保护和控释提供了一种有效策略。
引言
多酚类活性物质，如具有亲脂性的姜黄素（Cur）和具有亲水性的花青素（ACNs），因其多样的生物活性（包括抗氧化和抗炎特性）而引起了广泛关注（Rapti 等，2024；Yang 等，2023；J. Zhao 等，2024；Zhong 等，2025）。尽管它们具有令人瞩目的生物活性，但其截然不同的理化性质却给配方带来挑战：姜黄素水溶性低，以及两者均存在的稳定性差和生物利用度有限，极大地限制了它们在口服递送系统中的实际应用（S. Chen 等，2024；Gayathri 等，2023；Xue 等，2024；Young & Nitin，2019）。鉴于这些不同的配方挑战，本研究选择姜黄素和花青素作为具有不同理化特征的代表性多酚类活性物质，因为它们的组合能为开发一种可同时改善多种配方需求的多酚化合物保护并调节其释放的递送系统提供相关基础。在此背景下，多室脂质体（MVLs）凭借其独特的非同心、蜂窝状结构脱颖而出，该结构由多个内部水相区和脂质双层组成，能够同时负载亲水性和亲脂性化合物，因而成为一种极具前景的递送载体。其可生物降解性和生物相容性也进一步支持了其作为递送载体的潜力。与传统脂质体相比，MVLs具有减少突释、延长药物释放以及改善被包裹化合物保护效果等优势（Chaurasiya 等，2022）。然而，在胃肠道消化过程中维持MVLs的结构稳定性并调节其载荷释放仍然是重要的挑战（Cao 等，2009；Chaurasiya 等，2022）。
近年来，刺激响应型水凝胶，尤其是pH响应系统，凭借其生物相容性、高持水性、可调节的机械性能、多孔三维网络以及响应性释放行为，作为一种极具前景的多酚化合物载体而备受关注（Hoang 等，2022；W. Li 等，2025；X. Ren 等，2025）。然而，水凝胶的亲水和多孔特性可能会限制其对疏水性多酚的保留能力，从而可能导致快速或控制不佳的释放（Hoang 等，2022；Ortiz 等，2022）。因此，将脂质体整合入水凝胶中以构建脂质体–水凝胶杂化网络（Lipo@Gel），为结合脂质体的包裹能力与水凝胶的结构及刺激响应特性提供了一种策略。
Lipo@Gel系统的机械和释放性能受水凝胶成分、分子间相互作用和交联架构的强烈影响。明胶（Gel）是一种源自胶原蛋白的水溶性生物聚合物，被广泛用于水凝胶的制备（Günter 等，2024；G. Li 等，2021）。然而，纯明胶水凝胶往往表现出有限的机械强度、弹性和热稳定性，这限制了其实际应用（Zhang 等，2019）。多糖的引入提供了一种有效策略，可调节基于蛋白质的水凝胶的结构和功能特性（Guo 等，2024；W. Li 等，2025）。果胶（Pectin, Pec）是一种富含羧基的可生物降解阴离子多糖，能够增强水凝胶的机械稳定性，并有助于pH响应性控释（Kapoor 等，2024；D. Qiang Li 等，2021）。此外，作为一种源自食品、富含暴露的羧基（-COOH）的多糖，果胶在pH响应型水凝胶应用中展现出巨大潜力（W. Li 等，2025；Manzoor 等，2026；Phan 等，2025）。为了进一步向水凝胶网络引入结构恢复和自修复能力，通过可逆亚胺（席夫碱）键进行动态共价交联提供了一项引人注目的策略（Phan 等，2025；M. Wu 等，2020）。双二苯甲甲醛封端的聚乙二醇（DB-PEG）可作为动态共价交联剂，与氨基形成可逆的亚胺键，从而增强水凝胶的机械强度和自我修复能力（Balitaan 等，2023；Y. Wang 等，2024）。
因此，将果胶介导的非共价相互作用与DB-PEG介导的动态亚胺交联相结合，为构建一种同时具有pH响应性和自修复性能的双重交联水凝胶提供了一种合理的策略。将MVLs引入该网络中，可能进一步将脂质体包裹与水凝胶介导的结构保护和控胃肠道释放相结合。然而，将多室脂质体与动态交联的明胶–果胶网络集成，以同时递送亲水性和疏水性多酚类活性物质的研究仍然不足。
基于上述考量，本研究通过动态席夫碱交联和非共价蛋白质–多糖相互作用，开发了一种集成了姜黄素/花青素负载多室脂质体的自修复、pH响应性明胶–果胶水凝胶。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）和扫描电子显微镜（SEM）表征了水凝胶的结构和理化性质，并通过压缩和流变分析评估了机械和自修复性能。此外，在模拟胃肠道条件下进一步研究了溶胀行为以及姜黄素和花青素的释放，以确定该杂化体系的pH响应性释放特性。
章节摘要
材料
果胶（≥74%）、胆固醇、L-赖氨酸（≥98%）、三油酸甘油酯、蔗糖和葡萄糖购自阿拉丁（上海，中国）。大豆卵磷脂购自麦克林生化科技公司（上海，中国）。明胶（Gel，源自猪皮）购自Sigma-Aldrich。模拟胃液（SGF, S769005）和模拟肠液（SIF, S769006）购自麦克林（上海，中国）。双二苯甲甲醛封端的聚乙二醇（DB-PEG）购自
多室脂质体集成双重交联明胶/果胶杂化水凝胶（Lipo@Gel）的合成与表征
Lipo@Gel是通过DB-PEG介导的席夫碱交联以及明胶–果胶分子间相互作用构建而成的。具体而言，DB-PEG上的醛基（-CHO）与明胶中的氨基（-NH2）反应形成动态的亚胺（-C=N）键，而果胶则通过与明胶的非共价物理相互作用贡献于水凝胶网络。此外，带负电荷的脂质体主要通过物理
结论
在本研究中，我们利用果胶的pH响应性羧基与双二苯甲甲醛封端的聚乙二醇（DB-PEG），设计了一种集成了多室脂质体（MVLs@DBGel-Pec）的自修复、pH响应性明胶–果胶水凝胶，旨在保护脂质体并实现活性化合物的控胃肠道释放。水凝胶的形成是通过涉及动态亚胺键形成与非共价
CRediT作者贡献声明
Songbai Liu（刘松柏）：写作 – 审阅与编辑、方法学、概念化。Humera Rani：写作 – 审阅与编辑、写作 – 原稿撰写、方法学、调查研究
未引用参考文献
Li 等，2021；Wang 等，2024。
数据可用性声明
评估本文结论所需的所有数据均包含在本文和/或补充材料中。
利益冲突声明
? 作者声明不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些情况可能被认为会影响本文所报告的工作。
致谢
本工作获得了国家自然科学基金（32472360）、国家重点研发计划（2024YFF1106203）、浙江省“先锋”与“领雁”研发计划（2023C02041）、浙江大学温城大健康联合研究中心项目（Zdwc2308）以及浙江大学福力食品科学研究所基金的资助。
Humera Rani | Songbai Liu
