《Journal of Drug Delivery Science and Technology》：Functional Polymer-Based Encapsulation Technologies for Enhanced Probiotic Therapeutics
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摘要益生菌因其能够维持肠道微生物群平衡、预防胃肠道疾病、代谢紊乱、炎症及免疫相关疾病而备受关注。然而，在加工、储存以及通过胃肠道的过程中，由于暴露在酸性环境、胆盐、消化酶和氧化应激中，其存活率往往较低，从而影响治疗效果。聚合物包封技术作为一种有效策略，可提升益生菌的稳定性，提高其
摘要
益生菌因其能够维持肠道微生物群平衡、预防胃肠道疾病、代谢紊乱、炎症及免疫相关疾病而备受关注。然而，在加工、储存以及通过胃肠道的过程中，由于暴露在酸性环境、胆盐、消化酶和氧化应激中，其存活率往往较低，从而影响治疗效果。聚合物包封技术作为一种有效策略，可提升益生菌的稳定性，提高其在胃肠道中的存活率，并实现精准、定位释放。本综述深入探讨了天然聚合物（如淀粉、壳聚糖、海藻酸、蛋白质及植物多糖）以及合成聚合物（如聚乙烯醇、聚苯乙烯、羧甲基帕克玛兰和氧化还原响应型材料）的保护机制。文中还将传统包封方法（如喷雾干燥和冷冻干燥）与先进技术（如电液动力学雾化、静电纺丝、层层组装、双乳液法、皮克林乳液法以及三维打印）从包封效率、益生菌保护效果、可扩展性、生产成本及工业应用可行性等方面进行了比较。此外，综述还强调了益生菌的靶向递送、制造挑战、生物安全问题以及影响其商业化应用的监管要求。本综述的独特之处在于对多种聚合物载体和包封技术进行了系统性比较分析，重点介绍了新兴材料、智能递送系统以及未来在开发安全、可大规模生产且具有临床应用价值的益生菌递送平台方面的机遇。
引言
益生菌是活的微生物，当以适当剂量摄入时，可通过维持肠道微生物群平衡、改善胃肠道健康、调节免疫反应以及降低代谢性疾病、炎症性疾病和感染性疾病的风险，为宿主带来显著的健康益处[1]、[2]。常见的益生菌属包括乳酸菌、双歧杆菌、酵母菌以及若干新一代益生菌，它们在预防和治疗炎症性肠病、结直肠癌、肥胖症、糖尿病、神经退行性疾病及免疫功能障碍方面展现出潜在的治疗作用[3]。尽管益生菌具有如此多的健康益处，但由于在食品加工、储存及通过胃肠道的过程中存活率会大幅下降，其临床和商业应用仍受到限制。酸性胃环境、胆盐、消化酶、氧气、水分以及温度波动等因素都会显著减少到达肠道的存活细胞数量，进而影响其治疗效果[4]。
聚合物包封技术作为一种有效策略，能够保护益生菌细胞免受外界环境和胃肠道环境的损害，同时实现其在胃肠道内的精准定位释放，从而克服上述限制。由于其优异的生物相容性、可降解性、低毒性和成本效益，海藻酸、淀粉、壳聚糖、蛋白质及植物多糖等天然聚合物已被广泛研究[5]、[6]。而聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、羧甲基帕克玛兰以及氧化还原响应型聚合物等合成聚合物则具备更高的机械强度、可调控的释放特性以及更好的靶向递送能力，因此更适用于先进的益生菌递送系统[7]。此外，喷雾干燥、冷冻干燥、电液动力学雾化、静电纺丝、层层组装、双乳液法、皮克林乳液法以及三维打印等包封技术的不断发展，也显著提升了包封效率、益生菌的稳定性以及控制释放的效果[8]。
虽然已有不少综述总结了益生菌包封技术，但大多仅聚焦于单一聚合物或特定包封方法。相比之下，较少有综述对天然与合成聚合物载体进行系统性比较，探讨不同聚合物保护益生菌免受胃酸、胆盐、消化酶、氧化应激及储存条件影响的机制，或从工业可扩展性、制造可行性、生物安全及监管要求等方面评估各种包封技术[9]、[10]。
为弥补这些不足，本综述对基于聚合物的益生菌包封系统进行了全面而深入的分析。文中比较了天然与合成聚合物的物理化学性质及保护机制，分析了传统与先进的包封技术，并探讨了它们的优势、局限性、可扩展性、生产成本及工业应用可行性。此外，综述还介绍了野生鼠尾草种子黏液和羧甲基帕克玛兰等新兴材料，以及刺激响应型和结肠靶向递送系统。同时，还涉及了制造挑战、生物安全问题、监管要求以及未来在开发下一代基于聚合物的益生菌递送系统方面的机遇，旨在为这类系统的合理设计及商业化应用提供完整的框架。
章节要点
益生菌的生物包封
尽管益生菌在治疗效果方面具有巨大潜力，但其存活率和治疗效果却极易受到加工质量、储存稳定性以及通过胃肠道过程中的影响。包封技术通过将益生菌包裹在保护性载体材料中，制成直径从纳米级（纳米包封）到毫米级（微包封）不等的颗粒，已成为解决这些问题的有效手段。被包裹的益生菌成分
淀粉
由于成本较低、易获取、可降解且具有再生能力，淀粉被视为替代海藻酸的理想材料。此外，使用淀粉还能在制备海藻酸珠的过程中提升细菌的存活率，同时改善其机械性能。Khlibsuwan等人（2017年）发现，糊化淀粉的包封效果优于未糊化的天然淀粉，而且通过将海藻酸与木薯结合，还可以制备出海藻酸水凝胶
益生菌包封的不同技术
虽然聚合物载体的物理化学性质在很大程度上决定了包封效率、益生菌的保护效果及释放行为，但包封系统的最终性能还取决于所采用的制造技术。不同的包封技术会以不同方式影响聚合物材料的特性，进而决定颗粒形态、胶囊完整性、益生菌的存活率、可扩展性及制造可行性。因此，选择合适的
益生菌的靶向递送
包封后益生菌的靶向递送性能与前面章节中提到的聚合物载体的物理化学性质密切相关。pH响应性、膨胀行为、交联密度、渗透性、可降解性以及酶敏感性等特性，决定了益生菌制剂在胃肠道内的定位释放及保护效果。海藻酸、壳聚糖等天然聚合物
用于工业化应用的聚合物载体比较分析
由于具有优异的生物相容性、可降解性、低毒性以及在食品和制药领域的监管认可度，海藻酸、淀粉和壳聚糖等天然聚合物仍是研究最为广泛的载体。海藻酸因其简单的凝胶化工艺、温和的包封条件以及较低的成本而尤为受欢迎。不过，其较高的孔隙率以及相对较弱的机械强度可能导致在酸性条件下益生菌过早释放。
发展趋势与未来机遇
近年来，益生菌递送技术取得了显著进展，研究重点正从传统的包封方法转向更为智能的多功能递送系统。新兴研究着眼于刺激响应型聚合物、生物响应型水凝胶、纳米复合载体、多层乳液以及具有更强胃肠道保护能力和可控释放特性的精准靶向益生菌递送系统。
最新研究结果表明，先进的聚合物系统
结论
人们普遍认为，用聚合物材料对益生菌进行包封，是提升其在加工、储存及通过胃肠道过程中的稳定性、存活率及功效的有效方法。合成聚合物和刺激敏感型聚合物能够提供更好的机械稳定性、可控释放效果以及靶向递送功能，而海藻酸、淀粉、壳聚糖、蛋白质以及从植物中提取的多糖等天然聚合物依然发挥着重要作用
作者贡献说明
Pratikeswar Panda： 文章撰写——综述与编辑、原始稿撰写、软件应用、实验研究、数据整理。Rajaram Mohapatra： 可视化处理、项目管理、实验研究、概念构思。Shreyashree Mohanty： 资源协调、方法设计
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益冲突或个人关系。
利益冲突声明
作者声明与本研究无关的任何利益冲突均不存在。
致谢
作者衷心感谢Siksha o Anusandhan机构主席Monaj Ranjan Nayak教授的指导与支持。
Pratikeswar Panda|Shreyashree Mohanty|Rajaram Mohapatra
