解读透明质酸 - 小麦胚芽醇溶蛋白 -EGCG 三元纳米粒子中的竞争性相互作用：多光谱与计算模拟关于包封与释放的洞察

《Food Chemistry》：Deciphering competitive interactions in hyaluronic acid-wheat germ gliadin-EGCG ternary nanoparticles: Multi-spectroscopic and computational insights into encapsulation and release

　　

•多种光谱学和计算方法揭示了HA-WGG-EGCG三元纳米粒子内部复杂的作用机制。•HA与EGCG在麦谷蛋白上具有重叠结合位点的芳香族氨基酸区域存在强烈竞争。•这种空间竞争显著减小了纳米粒子尺寸，并直接调节了EGCG的包埋效率。•竞争性结合加速了胃肠道消化过程中EGCG的释放，直接增强了其细胞抑制作用。引言EGCG是一种富含于茶中的单体多酚，因其广泛的生物活性而备受关注，包括抗炎（Mokra等，2023）、抗菌（Feilcke等，2023；Ge等，2024）和抗增殖作用（Li等，2024）。然而，其在生理条件和加工条件下的化学不稳定性仍是制约其实际应用的重要因素。近期证据进一步表明，EGCG在生物加工过程中可发生广泛的结构转化。例如，冠孢酵母介导的发酵将EGCG转化为没食子酸、表儿茶素以及一系列硫酸化、糖基化、甲基化和聚合衍生物，并伴随抗氧化活性的显著变化（Fan等，2025）。这些发现凸显了EGCG对其周围化学环境和结构状态的敏感性，因此强调了对能够提高其稳定性并调节其释放的递送策略的需求。因此，已开发了多种基于纳米粒子的EGCG递送系统。据报道，负载EGCG的卵白蛋白基纳米粒子可增强细胞摄取并调节溃疡性结肠炎实验模型中的抗炎反应（Gou等，2018）。在生物医学联合递送系统中，TPGS与HA和SP偶联，用于同时递送EGCG和多西他赛治疗前列腺癌，提供了可控释放和增强的治疗性能（Chen等，2020）。负载EGCG的醇溶蛋白/卵磷脂纳米粒子也已作为涂层应用于抑制大肠杆菌生长并延长新鲜枇杷的保质期（Dong等，2023）。总之，这些研究表明，适当设计的递送系统具有提高EGCG稳定性、调节其释放并保持或增强其功能性能的潜力。小麦麦谷蛋白是小麦贮藏蛋白的主要醇溶蛋白组分，约占总贮藏蛋白的40%–50%，包括ω5-、ω1,2-、α/β-和γ-麦谷蛋白亚类（Barak等，2015）。由于其独特的溶解性和自组装特性，麦谷蛋白作为生物活性化合物的载体备受关注。其丰富的脯氨酸和谷氨酰胺含量与对完全胃肠道蛋白水解的有限敏感性相关，且未消化的麦谷蛋白衍生肽可在胃肠道消化过程中持续存在并自组装（Feng等，2021；Shewry & Halford, 2002）。因此，基于麦谷蛋白的系统已被探索用于递送各种生物活性化合物。糖基化小麦麦谷蛋白水解物已被用于包埋槲皮素，其中蛋白构象松弛以及主要相互作用从疏水作用向氢键的转变与增强的槲皮素结合、包埋、稳定性和生物可及性相关（Z. Wang等，2025）。麦谷蛋白水解物基纳米粒子也被证明可抑制盐酸消化过程中小檗碱的释放，促进肠道持续释放并增强其抗氧化活性（Li, Huang, & Tan, 2025）。在我们先前的研究中，WGG与EGCG自组装形成WGG–EGCG纳米粒子（WE-NPs），增加EGCG负载量增强了非共价相互作用，并显著减少了模拟胃肠道消化过程中EGCG的释放（Zhu等，2025）。这些发现表明，在麦谷蛋白基纳米粒子组装过程中建立的分子间相互作用与多酚的包埋和胃肠道释放行为密切相关。透明质酸（HA）是一种天然存在的糖胺聚糖，具有高亲水性、生物相容性和丰富的官能团，使其成为构建多组分递送系统的理想组分（Luo等，2019）。据报道，将HA或其衍生物引入蛋白基纳米粒子可改变粒子组织并改善胶体稳定性。例如，巯基修饰的HA显著增强了负载姜黄素的醇溶蛋白纳米粒子的物理、pH和离子稳定性（Qin等，2024）。更相关的是，Teng等（2025）构建了含有HA和槐糖脂的麦谷蛋白纳米粒子用于白藜芦醇的递送，并显示HA和槐糖脂的引入改变了蛋白构象和非共价相互作用，影响了模拟胃肠道消化过程中白藜芦醇的释放。这些观察表明，HA可能不仅通过其对粒子组织和稳定性的贡献，还通过调节多组分组装体中的分子间相互作用来影响麦谷蛋白基递送系统的性能。因此，确定HA的引入如何影响WGG–EGCG相互作用，以及这些变化是否与EGCG的包埋和胃肠道释放相关，仍然具有重要意义。随着纳米技术的发展，已开发了各种递送系统（包括Pickering乳液、纳米粒子和凝胶）用于多酚类化合物的包埋和递送（Lv & Xu, 2022）。在这些系统中，纳米粒子因其尺寸小、比表面积高（Yu等，2022）、结构可调性、稳定性和易于功能修饰而备受关注（Wei等，2022）。蛋白质和多糖已被广泛用作多酚（包括EGCG）的载体材料，因为它们具有良好的生物相容性、结构多样性以及减轻多酚类化合物固有局限性的能力。代表性的载体材料包括白蛋白、明胶、酪蛋白、麦谷蛋白、透明质酸、壳聚糖、海藻酸钠和β-环糊精（Md Moidul & Sarjana, 2024）。蛋白质或多糖与多酚之间的分子相互作用可显著影响结构、形态、包埋和释放行为（Xue等，2025）。先前的研究主要关注二元蛋白–多酚或多糖–多酚相互作用及其对递送性能的影响（Cortés-Ferré等，2025；Yan等，2025）。然而，在三元蛋白–多糖–多酚系统中，多种非共价相互作用可能共存并产生竞争，从而导致对纳米粒子组装和功能性能更加复杂的影响（Xue等，2024）。多糖通常被引入蛋白基纳米粒子中，通过静电及其他非共价相互作用修改界面组织并改善胶体稳定性（Guo等，2022；Manzoor等，2023）。其引入也可能改变蛋白–多酚相互作用，从而影响多酚的包埋和释放。因此，开发用于EGCG的蛋白–多糖基三元递送系统，并阐明WGG、HA和EGCG之间的分子间相互作用如何与其包埋和胃肠道释放行为相关，具有重要意义；然而，这种相互作用–释放关系仍未得到充分理解。在本研究中，使用HA和WGG在不同组分比例下构建了EGCG负载的三元纳米粒子。采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、圆二色谱（CD）、荧光光谱（FC）、分子对接和分子动力学（MD）模拟表征了HA、WGG和EGCG之间的分子间相互作用。通过动态光散射（DLS）和扫描电子显微镜（SEM）评估了纳米粒子的理化性质和形态，并测定了包埋效率、载药量和物理稳定性。进一步研究了模拟胃肠道条件下的EGCG释放行为，并使用HepG2细胞增殖试验评估了游离EGCG和纳米粒子制剂的抗增殖效果。我们假设HA和EGCG可能与WGG的部分重叠区域相互作用，而这种竞争性相互作用将导致WGG构象、纳米粒子组装、EGCG包埋和胃肠道释放行为与组成相关的变化。因此，本研究旨在建立HA–WGG–EGCG三元系统中相互作用–结构–包埋–释放之间的关系。段落片段化学品和材料小麦胚粉购自河南坤华生物科技有限公司（河南，中国）。EGCG购自浙江德乐康食品有限公司（浙江，中国）。所有其他分析纯化学品购自上海泰坦科技有限公司（上海，中国）。WGG的提取WGG采用超声辅助乙醇提取法进行提取。简要来说，将小麦胚粉悬浮于70%（v/v）水乙醇溶液中，固液比为1:10（w/v）。在微形态特征方面HWE-NPs和HW-NPs的提取WGG经BCA法测定蛋白含量为71.3%。SDS-PAGE分析显示主要蛋白条带主要分布在约30–48 kDa区域（图S1），同时伴有若干弥散蛋白条带，反映出所提取麦谷蛋白组分的异质性。如图1和表2所示，HW-NPs的粒径随HA含量的增加而逐渐增大。这种趋势可能反映了优先结论本研究探讨了HA–WGG–EGCG三元纳米粒子内部的分子间竞争及其与纳米粒子结构、EGCG包埋和胃肠道释放行为的关系。多种光谱分析和分子对接表明，HA和EGCG通过多种非共价相互作用与WGG相互作用，并可能占据部分重叠的相互作用区域。这些竞争性相互作用与组成相关的WGG构象变化相关CRediT作者贡献声明廖艾美：审阅与编辑、原创草稿撰写、监督、资源、项目管理、方法学、调查、资金获取、概念构思。朱志通：审阅与编辑、原创草稿撰写、软件、方法学、调查、数据整理、概念构思。高梦宇：软件、方法学、数据整理。陈俊伟：软件、方法学、数据整理。Jayani Chandrapala：审阅与编辑、监督。潘龙：知情同意和患者信息作者未从参与者或其法定代理人处获得知情同意。由于本研究仅涉及已建立的人类HepG2细胞系，未涉及人类参与者、患者或患者来源的材料，因此无需知情同意。人类研究本研究遵守进行研究所在地相关的法律、法规框架和准则。根据相关法律和机构指南，无需伦理委员会批准。此利益冲突声明作者声明他们没有已知的可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。致谢本研究得到了河南省重点研发项目（231111310700）、河南省重点研发项目（241111310500）、河南省重点科技专项（231100110300）和河南工业大学拓薪团队培育项目（No. 2025TXTD14）的大力支持。本研究还得到了河南省博士后研究项目资助（HN2025152）和研究实践项目的资金支持。廖艾美|朱志通|高梦宇|陈俊伟|Jayani Chandrapala|潘龙|侯银晨|黄继宏|刘娜|惠明|魏照军