K8·凯发(中国)

针对上述问题，浙江工业大学靳远祥/胡青莲团队开发了一种口服菊粉/透明质酸双网络水凝胶，用于共同递送长双歧杆菌和乳铁蛋白-锌-EGCG三元纳米颗粒。该体系顺利获得纳米颗粒实现即时餐后血糖控制，并顺利获得益生菌与益生元协同作用实现长期的肠道菌群重塑和屏障修复，从而在T2DM小鼠模型中有效改善了糖脂代谢、胰岛素抵抗和多器官并发症。该文章于2026年8月24日以《Synergistic Delivery of Probiotics and Polyphenol Nanoparticles by Inulin Hydrogel for Alleviating Type 2 Diabetes Mellitus》为题发表于《Advanced Functional Materials》（DOI: 10.1002/adfm.77851）。

方案1.  LZE/BL@IHGel在T2DM缓解中递送活菌实现长期肠道菌群恢复、递送多酚纳米颗粒实现即时血糖调控的示意图。

（1）IHGel的制备、优化和表征

将INU于75℃超纯水中溶解10 min以解离微晶链，随后与60℃ HA溶液混合，室温静置12 h，冷却后INU链重新组装形成水凝胶网络（图1A）。HA含量对网络结构影响显著（图1B）：1% HA交联不足，孔径增大且均匀性差；5% HA因过度链缠结破坏网络；3% HA则形成致密均匀结构，且在SGF中收缩明显。定量分析显示，SGF孵育后3% HA组的平均孔隙率（图1C）和平均孔径（图1D）最低，表明适量HA可增强酸响应性能（图1E），故选用35% INU与3% HA（100–200 kDa）构成IHGel。流变学结果表明，IHGel在PBS（pH 7.4）、SGF和SIF中均保持凝胶态，G′始终高于G″（图1F、G）。与INU gel相比，IHGel线性粘弹区更宽、G′更高、模量衰减更平缓，且在SGF中储能模量显著增强（图1H），并呈现剪切稀化和快速结构恢复特性（图1I、J），具备良好注射性与结构完整性（图1K）。降解实验显示，SGF中各组INU水凝胶6 h后出现质量损失，顺序为1% HA > 3% HA > 0% HA（图1L、M、N）；在SIF和PBS中24 h质量损失均小于5%。序贯孵育模型（图1O）证实含3% HA的IHGel可抵抗胃侵蚀、在小肠保持稳定并在结肠特异性降解，适用于益生菌与多酚的口服共递送。此外，IHGel包封显著提高有氧条件下BL的存活率（图1P）。综上，IHGel为稳健、pH响应且结肠可降解的载体，能够稳定储存厌氧益生菌，满足口服给药要求。

图1. IHGel的合成与表征。(A) INU/HA双网络水凝胶(IHGel)的合成路线；(B) 扫描电镜(SEM)图像显示与PBS或SGF共孵育后凝胶的不同形态；(C, D) (B)中的平均孔隙率和孔径；(E) IHGel的胃酸响应性孔隙收缩机制；IHGel在不同生理介质中的流变学性质：(F) 时间扫描流变曲线（储能模量G'，损耗模量G''）；(G) 频率扫描曲线；(H) 应变扫描曲线；(I) 剪切粘度与剪切速率的关系；(J) 35% INU + 3% HA水凝胶在低应变和高应变下的循环应变扫描曲线；(K) 显示水凝胶可注射性的照片。 （L-N）水凝胶在PBS（L）、SGF（M）和SIF（N）中的降解曲线；（O）水凝胶在模拟胃肠道环境（依次在SGF、SIF和BL发酵液中孵育）下的降解曲线；（P）水凝胶包封对BL的保护作用。

（2）LZE纳米颗粒的制备与表征

顺利获得协同自组装构建三元纳米颗粒LZE NPs（图2A）。SEM显示其粒径为100–190 nm（图2B），DLS测得流体动力学直径为249.3 ± 14.6 nm，PDI为0.239（图2C），ζ电位为−10.3 ± 2.89 mV（图2D）。UV-Vis光谱显示吸收峰从274 nm红移至324 nm，证实三元配位（图2E）。纳米颗粒在水中可稳定保存7天，但冻干后聚集（图2F）。LZE NPs保留了EGCG的DPPH/ABTS自由基清除能力（图2G、H）和α-葡萄糖苷酶抑制活性（图2I、J），且储存稳定性优于游离EGCG。游离EGCG因快速降解而无细胞毒性（图2K），LZE NPs则因LF介导的内吞作用呈浓度依赖性细胞活力下降（图2L）。RB标记实验证实RB-LZE在2 h和6 h均具有最强的细胞摄取（图2M、N）。LZE NPs以LF为结构支架和内吞促进剂，Zn²⁺配位稳定结构，兼具α-葡萄糖苷酶抑制和增强上皮细胞内化的双重作用（图2O），0.5 mg/mL浓度用于后续配方。LZE/BL@IHGel中，游离菌在模拟胃液、胆盐和肠液中迅速失活（图2P-R），而IHGel顺利获得透明质酸诱导的疏水收缩形成致密网络，显著优于INU凝胶，有效保护益生菌存活。

图2. LZE NPs 和 LZE/BL@IHGel 的合成与表征。(A) LZE NPs 的合成路线；(B) 扫描电子显微镜 (SEM)；(C) 粒径分布；(D) 顺利获得动态光散射 (DLS) 测定的 ζ 电位；(E)紫外-可见吸收光谱；(F) 粒径稳定性；(G) DPPH 和 (H) ABTS 自由基清除能力；(I)相同浓度下 EGCG 和 LZE NPs 对α-葡萄糖苷酶抑制率的比较；(J) 浓度为 100 µg/mL（基于游离 EGCG 和 LZE NPs 中 EGCG 的含量）的 EGCG 和 LZE NPs 在超纯水中储存 7 天前后 α-葡萄糖苷酶抑制活性的变化。 （K，L）EGCG（K）和LZE纳米颗粒（L）对Caco-2细胞的细胞毒性；（M）Caco-2细胞与不同RB标记制剂孵育6小时后的荧光显微镜图像。（N）细胞内相对平均荧光强度的定量分析；（O）不同LZE浓度（0-1 mg/mL）对包封双歧杆菌活力的影响；（P-R）BL暴露于SGF（P）、胆盐（Q）和SIF（R）后的活力。

（3）LZE@IHGel对餐后血糖的调节

小鼠治疗示意图（图3A）。与游离EGCG和空白IHGel对照组相比，LZE@IHGel显著延迟了餐后血糖峰值，并使血糖曲线明显趋于平缓（图3B）。曲线下面积分析证实了其优异的血糖控制效果，LZE@IHGel 的疗效优于游离 EGCG 和 EGCG@IHGel（图3C）。空白 IHGel 的无效性排除了非特异性基质干扰。采用RB作为荧光示踪剂（激发/发射波长：550/575 nm），并将RB-LZE纳米颗粒（0.5 mg/mL）与BL共包封于IHGel中。小鼠经口给予等量的游离型RB-LZE或RB-LZE/BL@IHGel，并在2、4和6小时后切取胃肠道进行离体成像（图3D、E）。胃（图3F）和小肠（图3G）的荧光定量分析显示，两组在2小时均显示出强烈的信号，随后逐渐减弱。然而，水凝胶组在6小时仍保持显著更高的残余信号，直接证实了其在碳水化合物消化和α-葡萄糖苷酶抑制的主要部位的停留时间延长。相比之下，在盲肠和结肠中，这一趋势则相反：水凝胶组在6小时的荧光强度弱于游离颗粒，表明其远端转运延迟，从而防止活性载荷过早排出（图3H）。

图3. 在急性高血糖模型中，评估不同制剂的降血糖疗效及口服给药后的胃肠道滞留情况。(A) 急性高血糖评估示意图；(B) 分别使用 IHGel、EGCG@IHGel、LZE NPs 和 LZE@IHGel 治疗后，顺利获得陆续在血糖监测评估餐后血糖稳定性，并计算曲线下面积 (AUC) 定量结果（C）；(D) 小鼠灌胃给予 RB-LZE 纳米颗粒和 RB-LZE/BL@IHGel；(E–H) 分别在 2、4 和 6 小时监测胃肠道转运情况 (E)，并定量分析胃 (F)、小肠 (G) 和结肠 (H) 的平均荧光强度。

（4）LZE/BL@IHGel 改善 2 型糖尿病小鼠的基础血糖和葡萄糖代谢

采用高脂饮食喂养6周联合低剂量链脲佐菌素腹腔注射建立 T2DM 小鼠模型（图4A）。糖尿病小鼠随机分为 PBS、游离 BL、BL@IHGel、EGCG/BL@IHGel 和 LZE/BL@IHGel 五组，另设健康对照组。6周治疗期间各组体重保持稳定，未见明显全身毒性（图4B）。与健康组相比，T2DM 小鼠空腹血糖、HbA1c 和 GSP 升高，并伴高胰岛素血症。各治疗均能降低空腹血糖，其中 LZE/BL@IHGel 降幅最大（图4C）；其空腹血清胰岛素水平亦高于 EGCG/BL@IHGel 组，提示锌离子可能促进胰岛素合成与分泌（图4D）。LZE/BL@IHGel 对 HbA1c 和 GSP 的降低效果同样优于其他治疗组（图4E、F）。口服葡萄糖耐量试验显示，治疗2周时仅 EGCG/BL@IHGel 和 LZE/BL@IHGel 显著抑制餐后血糖峰值（图4G、H）；第4周时各治疗组血糖曲线均向健康组收敛（图4I、J）。胰岛素耐量试验表明，T2DM 小鼠存在明显胰岛素抵抗，LZE/BL@IHGel 可显著恢复胰岛素敏感性（图4K、L）。综上，LZE/BL@IHGel 顺利获得 LZE 快速抑制 α-葡萄糖苷酶和 BL 持续调节肠道菌群的双重机制，有效降低空腹血糖、改善葡萄糖耐量、减轻胰岛素抵抗并减少晚期糖基化终产物积累，具有口服联合治疗 T2DM 的潜力。

图4. LZE/BL@IHGel 对体内葡萄糖代谢的影响。(A) 高脂饮食 (HFD) 和链脲佐菌素 (STZ) 诱导的 2 型糖尿病 (T2DM) 小鼠模型示意图；(B) 干预 6 周后记录体重；(C-F) 等剂量 BL、BL@IHGel、EGCG/BL@IHGel 或 LZE/BL@IHGel 治疗 6 周后，药物治疗对血糖 (C)、胰岛素 (D)、糖化血红蛋白 (HbA1c) (E) 和糖化血清蛋白 (F) 水平的影响；(G-J) 第 2 周 (G, H) 和第 5 周 (I, J) 的口服葡萄糖耐量试验 (OGTT) 及其曲线下面积 (AUC)。第 6 周 (K) 的腹腔胰岛素耐量试验 (IPITT) 及其 AUC (L)。

（5）LZE/BL@IHGel 减轻 T2DM 小鼠多器官损伤

组织学与生化分析显示，T2DM 小鼠胰腺出现胰岛萎缩、胞质空泡化和核固缩，肾脏出现系膜基质扩张、肾小管空泡变性、脂质沉积及刷状缘消失（图5A、B）。游离 BL、BL@IHGel 和 EGCG/BL@IHGel 可部分恢复胰岛与肾脏结构，其中 LZE/BL@IHGel 的恢复效果最显著。T2DM 小鼠肝脏和附睾脂肪指数升高，仅 EGCG/BL@IHGel 和 LZE/BL@IHGel 能显著降低（图5C、D）。肝组织出现明显脂肪变性和气球样变性（图5E）。三种水凝胶均可改善上述病变，LZE/BL@IHGel 对油红 O 阳性区域的减少最明显（图5F），并显著降低血清 ALT、AST、TG、TC 和 LDL-C 水平，提示肝损伤减轻、脂质代谢改善（图5G-L）。上述保护作用可能与 LZE 纳米颗粒递送 EGCG 和活 BL 的协同效应有关，顺利获得即时抗氧化和 α-葡萄糖苷酶抑制活性，抑制餐后血糖峰值并减轻氧化应激，从而改善糖脂代谢，减轻胰腺、肾脏和肝脏损伤。结果表明，LZE/BL@IHGel 作为口服治疗平台在 T2DM 治疗中具有良好应用前景。

图5. LZE/BL@IHGel 可减轻 2 型糖尿病小鼠的多器官损伤和代谢异常。(A, B) 代表性 H&E 染色切片：胰腺 (A) 和肾脏 (B)；(C) 肝脏指数; (D)附睾脂肪指数；(E-G) 肝脏 H&E 染色 (E)、油红 O 染色 (F) 和脂质沉积定量 (G)；(H-L) 干预 6 周后血清 ALT (H)、AST (I)、TG (J)、TC (K) 和 LDL (L) 水平。

（6）LZE/BL@IHGel 恢复 T2DM 小鼠肠道屏障功能

HE染色显示，T2DM小鼠存在明显的炎症浸润和腺体结构破坏，而LZE/BL@IHGel治疗有效减轻了炎症并恢复了结构完整性（图6A）。免疫组织化学和mRNA分析进一步表明，紧密连接蛋白Occludin和MUC2在T2DM结肠中显著下调，表明机械屏障和化学屏障受损。值得注意的是，LZE/BL@IHGel在蛋白和转录水平上均显著上调了Occludin和MUC2，其效果优于游离BL、BL@IHGel或EGCG/BL@IHGel（图6B-D）。此外，T2DM小鼠表现出结肠缩短，这是糖尿病肠病的一个典型特征，而LZE/BL@IHGel治疗在所有干预组中使结肠长度增加最为显著（图6E、F）。LZE/BL@IHGel的优异疗效归因于水凝胶介导的肠道滞留、LZE的持续释放以及活BL的靶向释放。

图6. LZE/BL@IHGel 可恢复 2 型糖尿病小鼠的肠道屏障完整性。(A) 结肠切片的 H&E 染色；(B) Occludin 和 MUC2 的免疫组织化学染色；(C, D)结肠组织中Occludin (C) 和MUC2；(D) 的相对 mRNA 表达量；(E) 小鼠结肠的代表性宏观图像；(F) 结肠长度的统计分析。

（7）LZE/BL@IHGel 可恢复 2 型糖尿病小鼠的肠道菌群多样性和稳态

肠道菌群失调加剧T2DM代谢恶化。α多样性分析显示，T2DM小鼠Chao1指数和优势度指数显著降低，Shannon指数和Pielou均匀度指数升高，表明物种丰富度下降而少数优势菌群比例扩张（图7A、B）；BL@IHGel和LZE/BL@IHGel可恢复上述指标至健康水平，其中LZE/BL@IHGel效果更优。菌群组成分析显示CON与T2DM组明显分离，BL@IHGel和LZE/BL@IHGel组样本均向CON偏移，且LZE/BL@IHGel更接近健康组（图7D）。门水平上，T2DM小鼠芽孢杆菌门/拟杆菌门比值显著降低，LZE/BL@IHGel显著提高该比值，提示门水平菌群平衡部分恢复（图7E、F）。属级热图显示，BL@IHGel或LZE/BL@IHGel处理可富集潜在有益属（如未分类Muribaculaceae、未分类Clostridia_UCG-014），抑制潜在有害属（如Dubosiella、Adlercreutzia、Marvinbryantia）（图7G）。t检验与Venn图分析表明，LZE/BL@IHGel调控的特有差异属多于BL@IHGel，提示其调控范围更广（图7H）。相关性分析显示，双歧杆菌属等与代谢参数呈负相关，而Adlercreutzia、Dubosiella、Marvinbryantia和毛梭菌属等呈正相关（图7I-N）。

图7. LZE/BL@IHGel 对 2 型糖尿病小鼠肠道菌群的重构。四个实验组的粪便菌群α多样性，分别以 (A) Chao 指数和 (B) 优势度指数表示；(C) 基于欧氏距离的主成分分析 (PCA)；(D) 肠型聚类分析；(E) 属水平的肠道菌群组成（丰度最高的 20 个属）；(F) 芽孢杆菌门/拟杆菌门比例直方图；(G) 肠道菌群丰度最高的 20 个属的热图；(H) CON-T2DM 组、T2DM-BL@IHGel 组和 T2DM-LZE/BL@IHGel 组肠道菌群的 Venn 图，不同圆圈之间的数值代表相同物种的数量。 （I）热图展示了特定肠道菌群（经维恩图分析筛选）与血清生化指标之间的相关性；（J）双歧杆菌属、（K）阿德勒氏菌属、（L）杜氏菌属、（M）马文氏菌属和（N）拉氏梭菌属的相对丰度数据均取自（I）中的相关性热图。