用于递送益生菌衍生细胞外囊泡的粘膜粘附微囊

《Applied Microbiology and Biotechnology》：Mucoadhesive microcapsules for the delivery of probiotic-derived extracellular vesicles

　　

摘要

益生菌的功效不仅取决于胃肠道存活率，还取决于黏膜粘附能力以及在肠道表面递送生物活性分子的能力。本研究采用中心复合设计，优化了用于喷雾干燥微胶囊化嗜酸乳酪杆菌 BL23 的乳清蛋白分离物 (WPI)–壳聚糖 (CS) 基质，旨在增强黏附性的同时保持细菌活性及细胞外囊泡 (EV) 的分泌能力。最佳配方 (WPI 20%-CS 0.5%) 产生的活菌计数处于推荐的益生菌范围内 (6.6?×?10? CFU/g)，且相对于单独使用 WPI，其黏附性提高了约 77 倍，有助于延长肠道停留时间并潜在增强治疗效果。在 4°C 和???20°C 下确认了储存稳定性，微胶囊主要呈球形 (2–15?μm)，适用于食品应用。微胶囊化还显著增强了胃肠道存活率，与游离细菌相比，包埋细菌在胃阶段后仅减少约 2 个对数，而游离细菌减少约 6 个对数。在复原乳中的发酵能力得到了完全保留，乳清析出减少表明凝胶稳定性有所提高。至关重要的是，该系统确保了益生菌衍生细胞外囊泡 (EVs) 在肠道界面的递送。我们证明封装后 EV 的分泌能力得以保持，产生的囊泡 (70–100 nm) 富含 p40 和 p75 蛋白。据我们所知，这是首个证据表明喷雾干燥微胶囊可以通过保持包埋细菌的功能性分泌机制，有效作为后生元 EV 的递送平台。这些发现表明，黏附性 WPI-CS 微胶囊是一种稳健的策略，可用于在营养补充剂和功能性食品开发中靶向递送 EVs。

要点

• 乳清蛋白 - 壳聚糖微胶囊化在体外将黏附性提高了约 77 倍。

• 微胶囊化增强了益生菌在胃肠道环境中的存活率。

• 喷雾干燥保留了用于后生元 EV 分泌的益生菌机制。