結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的創(chuàng)建及應(yīng)用研究進展

王浩楠，陳美妙，肖 杰,2,*

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東 廣州 510642；2.廣東省功能食品活性物重點實驗室，廣東 廣州 510642）

胃腸道主要由胃、小腸（十二指腸、空腸和回腸）、結(jié)腸（盲腸、升結(jié)腸、橫結(jié)腸、降結(jié)腸、乙狀結(jié)腸）和直腸組成，通過消化酶分泌、腸系膜吸收、淋巴吸收等復(fù)雜過程消化吸收所攝入的營養(yǎng)物質(zhì)[1]?？诜f送增效體系是針對各類食源活性物（益生菌、益生元等）在膳食攝入過程中的限制性因素所設(shè)計的穩(wěn)態(tài)化、緩控釋、增效遞送運載體系[2]，是實現(xiàn)食源活性物精準營養(yǎng)屬性的重要工具。根據(jù)消化釋放及吸收位點的不同，可以將口服遞送增效體系分為上消化道靶向遞送體系和結(jié)腸靶向遞送體系兩大類[3]。上消化道靶向遞送體系由胃滯留遞送體系[4]及小腸增效遞送體系組成，在劑型上主要包括納米顆粒（納米粒子、納米管等）、納米纖維、微球、乳液（微乳液、納米乳液、雙乳液）、水凝膠、脂質(zhì)體等[2]。由于上消化道是活性物消化吸收的主要場所，因而上消化道靶向遞送體系以延長食源活性物在上消化道的滯留時間、增強食源活性物在消化道內(nèi)的穩(wěn)態(tài)和釋放效率、提高跨小腸膜吸收轉(zhuǎn)運效率、提高體內(nèi)生物利用度為主要目的。

相較于胃和小腸在消化吸收方面的重要作用，大腸部位在消化吸收過程中的作用一直以來被認為僅限于重吸收水分和無機鹽。然而，隨著對腸道菌群功能的深入研究，結(jié)腸在營養(yǎng)素及活性物消化吸收過程中的功能地位逐漸凸顯[5]。結(jié)腸具有110～150 μm厚度的黏液層，分為內(nèi)外兩層，內(nèi)層孔徑小于0.5 μm，細菌無法定植，而外層黏液直接與腸腔接觸，結(jié)構(gòu)較為疏松，允許尺寸最大為0.5 μm的共生細菌進行定植[6]。結(jié)腸黏液層的活性物重吸收功能及其參與腸道菌群與機體間互作過程這兩大特性使得結(jié)腸成為遞送體系的新一代靶向位點。

結(jié)腸靶向遞送體系的遞送目標物質(zhì)是在結(jié)腸部位發(fā)揮健康效應(yīng)的食源活性物，如益生菌[7]、多酚類化合物（姜黃素[8]和白藜蘆醇[9]）等。傳統(tǒng)結(jié)腸靶向遞送體系制劑類型包括片劑、丸劑和膠囊劑等[10]，多為pH型和時滯型遞送體系，通過制劑外層高分子材料抵抗上消化道環(huán)境對食源活性物的降解使食源活性物在結(jié)腸處釋放，通過結(jié)腸膜重吸收、調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)及腸道菌群代謝等方式對活性物的健康效應(yīng)產(chǎn)生調(diào)控作用。但是，由于制備技術(shù)、劑型大小、材料選擇等問題，傳統(tǒng)結(jié)腸靶向遞送體系存在突釋和特異性黏附效果差的弊端。具體來說，傳統(tǒng)結(jié)腸靶向遞送體系的制備技術(shù)包括包衣技術(shù)、膠囊技術(shù)、骨架制劑成型技術(shù)等[11]，制劑尺寸通常在微米、毫米及以上級別，其在結(jié)腸處常因降解速度過快而發(fā)生突釋，且其黏附特性屬于隨機黏附（只要具備和黏蛋白結(jié)合的位點即可黏附），故對結(jié)腸上皮細胞及炎癥灶的靶向性差。

當前，結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系是結(jié)腸靶向遞送研究的熱點和前沿，其在劑型設(shè)計上較傳統(tǒng)結(jié)腸靶向遞送體系更加注重釋放位點及作用時間的精準控制、遞送體系比表面積的增加、靶向黏附效果的增強、黏液透過性能的提高。如圖1所示，結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系尺寸在納米至微米范圍內(nèi)，一方面，結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系通過使用保護性壁材及多重包載結(jié)構(gòu)使食源活性物免于在胃和小腸環(huán)境下被降解破壞或釋放吸收，并于回腸遠端或結(jié)腸部位釋放、吸收；另一方面，結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系通過增強分散性、提高黏附效率、延長黏附時間等方式在結(jié)腸黏液層集中且持續(xù)地釋放食源活性物，從而起到結(jié)腸膜重吸收增強的效果[12]。進一步地，通過表面修飾等方式引入靶向黏附特性的結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系可以主動且選擇性地將食源活性物遞送至結(jié)腸炎癥灶或結(jié)腸上皮細胞。相較于上消化道靶向遞送體系和傳統(tǒng)結(jié)腸靶向遞送體系[13]，結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系能夠更有效地提高食源活性物的生物利用度、增強食源活性物與腸道菌群之間的相互作用，進而更有效地對結(jié)腸炎癥、癌癥進行靶向干預(yù)和調(diào)節(jié)。

圖1 結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系作用特點Fig.1 Characteristics of absorption-enhanced colon-targeted delivery system

基于此，本文針對結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的研究進展和評價方法進行綜述，從結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的類型、結(jié)構(gòu)、制備方法及遞送物質(zhì)方面總結(jié)其構(gòu)建研究現(xiàn)狀，并對結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的體外、體內(nèi)評價方法進行歸納整理，旨在通過加強對結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的全面認識，系統(tǒng)性闡述將定向吸收增強型遞送體系應(yīng)用于食源活性物的健康效應(yīng)機制解析的可能性。

1 結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的構(gòu)建研究現(xiàn)狀

以下針對近年來結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的類型、結(jié)構(gòu)、制備方法和遞送物質(zhì)等研究現(xiàn)狀展開綜述。

1.1 結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的類型

同傳統(tǒng)結(jié)腸靶向遞送體系一樣，為使活性物在結(jié)腸部位釋放，需對外層壁材進行選擇，依據(jù)壁材性質(zhì)可以將結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系分為pH型、時滯型、前藥型、酶觸型和混合型，不同類型的遞送體系的釋放機理有所不同。pH型結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的控制釋放主要基于外層高分子材料在酸性條件下不溶并于回盲部（pH 7左右）開始溶解的性質(zhì)。Eudragit系列腸溶性材料和聚丙烯酸樹脂是pH型結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系較常用的外層包封壁材。使用溶劑擴散-高壓均質(zhì)方法制備的負載補骨脂定（一種發(fā)現(xiàn)于豆科植物中具有抗癌功效的活性物）的Eudragit S100/殼聚糖納米顆粒粒徑小于150 nm，在酸性環(huán)境中6 h活性物釋放低于5%，體內(nèi)熒光成像顯示該體系在回盲部有富集現(xiàn)象[14]。時滯型結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系是指通過包封壁材對活性物口服后到達結(jié)腸的時間進行控制的一類遞送體系[15]。Eudargit RS和Eudragit RL是常用的時滯型腸溶材料，實驗證明基于Eudargit RS和Eudragit RL構(gòu)建的遞送體系具有較低的突釋效應(yīng)且呈現(xiàn)出持續(xù)性釋放的特性，向果膠基結(jié)腸遞送體系中引入Eudargit RS和Eudragit RL后可降低體系對果膠酶的敏感性，實現(xiàn)結(jié)腸緩釋[16]。前藥型結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系是活性物分子的非活性衍生物遞送體系，經(jīng)口攝入后被結(jié)腸酶（如偶氮還原酶）水解而釋放出活性成分[17]，通常用于改善活性物的理化性質(zhì)（穩(wěn)定性、溶解性和滲透性等）或?qū)⑵浒邢蜥尫诺教囟ú课?。通過乳化揮發(fā)法制備果膠基前藥型結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系，其所負載的活性物在酸性pH值條件下不釋放，在模擬結(jié)腸環(huán)境中釋放完全。酶觸型結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系因其具有更強的靶部位釋放特異性[18]，成為研究人員更加青睞的一種劑型。此遞送體系通過使用能被腸道菌群特異性降解的材料（如偶氮化合物、果膠[19]、乳桿菌多糖[20]、殼聚糖[21]、海藻酸鈉[22]等多糖壁材）使活性物在結(jié)腸靶向釋放[23]。使用微流控制備的殼聚糖/海藻酸鈉微球即屬于酶觸型，微球能夠?qū)⒀装Y藥物運送到結(jié)腸并降低炎癥模型的臨床評分和組織學(xué)評分[24]。以上4 種類型的遞送體系都存在或早或遲釋放的風險，混合型劑型，即使用上述2～3 種劑型進行組合，可設(shè)計獲得具有多重響應(yīng)且更加穩(wěn)定的結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系。

1.2 結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的結(jié)構(gòu)及制備方法

結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系依據(jù)結(jié)構(gòu)可分為水凝膠、納米纖維、微球、納米顆粒等不同類型，其制備方法及遞送效果各異。

水凝膠型結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系是由能夠被腸道菌群產(chǎn)生的特異性降解酶降解的親水性高分子材料通過物理交聯(lián)或化學(xué)交聯(lián)形成的具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的遞送體系[25]，負載量高、毒性低、突出的生物相容性和生物降解性是水凝膠基結(jié)腸定向遞送體系的優(yōu)勢[26]。水凝膠的網(wǎng)格尺寸大（幾百納米到幾百微米），益生菌等尺寸較大的食源活性物可通過滯留在凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中被保護性遞送，而小分子活性物則需先負載于乳滴、膠束、脂質(zhì)體等遞送體系中再進行遞送。菊粉是一種只能由結(jié)腸菊粉酶降解的多糖[27]，在37 ℃下，氧化菊粉和己二酸二酰肼通過交聯(lián)作用形成凝膠，體外實驗顯示該水凝膠可以在結(jié)腸環(huán)境下被菊粉酶降解并釋放活性物[28]。Abbasi等[29]通過自由基共聚合技術(shù)將果膠接枝到聚乙二醇和甲基丙烯酸上成功制備出pH型水凝膠，體外實驗證明該水凝膠在模擬胃液和小腸液中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在模擬結(jié)腸液中發(fā)生特異性釋藥，體內(nèi)實驗證明該水凝膠對結(jié)腸炎癥大鼠有顯著療效。

近年來，使用靜電紡絲技術(shù)制備口服遞送體系越來越受到人們的關(guān)注，結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系也不例外。納米纖維具有比表面積大、孔隙率高、負載量大、釋放緩慢等特點[30]，可用于制備具有穩(wěn)定的理化性能、突出的載藥能力和持久釋藥性能的結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系。以藻藍蛋白納米顆粒、益生元和聚乙烯醇為芯液（芯層溶液），海藻酸鈉和聚氧乙烯的乙醇水溶液為殼液（殼層溶液）進行同軸電紡制成的納米纖維，體外消化模擬實驗證明其具有結(jié)腸定向釋放性，細胞實驗證實經(jīng)過電紡的藻藍蛋白和益生元仍能發(fā)揮抗癌活性及益生作用[31]。同樣通過同軸電紡，內(nèi)層為聚氧乙烯（polyethylene oxide，PEO）和吲哚美辛，外層為Eudragit S100的納米纖維具有在pH 1.2的環(huán)境下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在pH 7.4的緩沖溶液中呈持續(xù)釋放的特性，在殼層溶解后，芯層的PEO使納米纖維能夠黏附到腸壁上，從而實現(xiàn)活性物在腸道的持續(xù)性釋放[32]。

微球型遞送體系是指將食源活性物負載于高分子材料中而制備的粒徑為5～250 μm的球狀或類球?qū)嶓w[33]。結(jié)腸定向吸收增強型微球的制備方法包括離子交聯(lián)、膠凝作用、靜電紡絲、靜電噴霧等。Sun Xiaoxiao等[34]制備了一種具有雙層外殼結(jié)構(gòu)的結(jié)腸定向遞送體系，海藻酸鈉分子中的古洛糖醛酸在CaCl2溶液中和Ca2+離子交聯(lián)形成凝膠微球，并逐步在微珠表面通過靜電層層組裝包覆殼聚糖層和卡拉膠層。Gadalla等將孕酮分散在果膠和低分子質(zhì)量的羥甲基纖維素鈉中形成水凝膠，滴加到含有Zn2+和Al3+的溶液中固化成微球，與孕酮懸浮液相比，其生物利用度提高了1.8 倍，在家兔體內(nèi)引起的健康效應(yīng)與肌肉注射效果相當[35]。

研究表明，納米顆粒型結(jié)腸定向吸收遞送體系更容易被炎癥病灶巨噬細胞和M細胞吞噬[36]，且最佳尺寸范圍在10～800 nm，該尺寸范圍的納米顆粒能夠選擇性透過癌癥細胞而非健康的上皮細胞[37]。比表面積大的另一優(yōu)勢是其穿透黏液層的效率更高、吸收效率更高[33]。納米顆粒制備的第一種方法是自組裝，通過親疏水性、離子強度、溫度等條件變化觸發(fā)材料自身的自組裝行為。Ayub等[38]通過自組裝方法制備紫杉醇納米顆粒，硫代化海藻酸鈉的巰基發(fā)生氧化，通過鍵合成二硫鍵形成疏水核心，通過疏水相互作用將紫杉醇固定在納米球核心。乳化-溶劑揮發(fā)法是制備納米顆粒的第二種方法，Kotla等[39]使用聚乳酸-羥基乙酸共聚物（poly(lactic-coglycolic acid)，PLGA）通過超聲乳化-揮發(fā)的方法遞送姜黃素，將PLGA-姜黃素納米顆粒加入到殼聚糖和聚乙烯醇中攪拌形成殼聚糖層，最后通過殼聚糖（—NH2）和透明質(zhì)酸（—COOH）之間的離子反應(yīng)形成透明質(zhì)酸層。此外，離子凝膠化是第三種方法，其不僅可以用于制備微球，還可以用于制備納米顆粒。將白藜蘆醇負載到由Zn2+交聯(lián)形成的果膠-鋅-殼聚糖-聚乙二醇納米顆粒中，該體系在模擬胃、小腸條件下的累計釋放率低于40%，而到達結(jié)腸后釋放率接近100%[40]。

區(qū)別于傳統(tǒng)結(jié)腸靶向遞送體系，表面修飾是結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系實現(xiàn)其主動靶向遞送或增加跨膜運輸效率的常用手段。表面修飾是指通過乳化揮發(fā)、離子交聯(lián)等方法將具有透膜性或靶向性的多肽、官能團等修飾分子接枝到遞送體系表面。CD133靶向多肽可以主動識別結(jié)腸癌干細胞抗原CD133，Zhao Ran等[41]使用CD133靶向多肽和自組裝膠束表面的活性羧基進行離子交聯(lián)，體內(nèi)實驗證明，制備的遞送體系在到達結(jié)腸釋藥后可以明顯抑制炎癥細胞增殖。巨噬細胞是治療潰瘍性結(jié)腸炎的靶點，其表面的CD44跨膜糖蛋白高度表達，硫酸軟骨素和CD44蛋白具有高度親和力，可促進巨噬細胞內(nèi)吞[42]。同樣地，透明質(zhì)酸也具有靶向巨噬細胞表面CD44蛋白的能力，Vafaei等[43]利用自組裝技術(shù)制備透明質(zhì)酸納米顆粒，通過細胞模型實驗證實了該納米顆?？蓪⒀装Y藥物靶向遞送至炎癥處理的Caco-2細胞。此外，通過在殼聚糖納米顆粒表面修飾硫酸軟骨素使納米顆粒具有靶向能力，可成功將姜黃素遞送到結(jié)腸炎癥灶的巨噬細胞[44]。由于半乳糖型凝集素在炎癥條件下活化的巨噬細胞表面過度表達[45]，帶有半乳糖殘基的納米顆?？膳c其特異性結(jié)合，通過將含有活化羧基的乳糖酸偶聯(lián)到納米顆粒表面，在小鼠體內(nèi)可觀察到納米顆粒在炎癥組織附近聚集，細胞攝取率提高了15%[46]。

1.3 結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的遞送物質(zhì)

植物化學(xué)活性物、益生菌等食源活性物對人體健康起到重要作用，但在實際應(yīng)用中上述活性物存在理化性質(zhì)不穩(wěn)定、溶解性差、降解速度快、生物利用度低和非靶吸收部位釋放等問題，這一系列問題成為其功效發(fā)揮的限制性因素。結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系可以針對性改善上述問題，尤其適用于遞送以下5 類物質(zhì)。

第一類是需要以原型物進入循環(huán)系統(tǒng)才能發(fā)揮作用的活性物，典型代表是胰島素。作為蛋白質(zhì)，胰島素需要以原型物形式才能發(fā)揮降血糖功效，但上消化道蛋白酶會降解胰島素致其失活。由于結(jié)腸環(huán)境中蛋白酶較上消化道含量少，胰島素不容易被降解，其可以以原型物形式進入體循環(huán)[47]。由細胞穿透肽修飾的殼聚糖衍生物納米顆粒用于胰島素的負載遞送時，其在胃和小腸內(nèi)保留率高，細胞穿透肽的修飾作用使其透過上皮細胞進入體循環(huán)的效率提高，因而該結(jié)腸定向吸收型胰島素劑型的降血糖效率提高了40%[48]。第二類為脂溶性抗炎食源活性物，如白藜蘆醇、姜黃素、桔皮素等，該類物質(zhì)在結(jié)腸部位可發(fā)揮生物學(xué)活性，因而使該類物質(zhì)在結(jié)腸處釋放并吸收可最大化其健康效應(yīng)。Meng Fanbing等[49]將負載姜黃素的魔芋葡甘聚糖/辛烯基琥珀酸酯納米乳液進行結(jié)腸遞送，體內(nèi)胃腸推進實驗表明6 h后姜黃素納米乳液的姜黃素結(jié)腸釋放水平遠高于游離姜黃素組，其抗炎效應(yīng)也顯著提高。以海藻酸鈉為壁材，槲皮素/殼聚糖納米顆粒和低聚半乳糖為芯材的納米纖維在體外實驗中表現(xiàn)出益生元活性，經(jīng)過體外模擬胃腸消化的樣品可促進益生菌生長并提高短鏈脂肪酸的水平[50]。第三類為酸耐受性差的活性物。消化道各部位pH值各有不同，胃部pH值為1.0～3.5，小腸部位pH值為5.0～7.2，結(jié)腸pH值為5.5～8.0[51]。胃酸性環(huán)境導(dǎo)致部分活性物不穩(wěn)定從而發(fā)生分解或沉淀，喪失活性。鮭魚降鈣素是一種典型的酸耐受性差的活性物，但通過以海藻酸鈉為壁材、負載鮭魚降鈣素的脂質(zhì)體為芯材的納米纖維遞送后，T47D細胞實驗證明其生物活性保留率高達88%[52]。第四類是具有腸道益生效應(yīng)的活性物。益生元（低聚糖、蛋白質(zhì)水解物等）和益生菌需到達結(jié)腸與腸道菌群相互作用從而發(fā)揮健康效應(yīng)，但胃酸、蛋白酶、小腸膽鹽等環(huán)境使活性物穩(wěn)定性下降，益生效應(yīng)發(fā)揮受限[7]。將益生菌Bb12通過魔芋葡甘聚糖微球進行保護性遞送可以促進其在結(jié)腸環(huán)境中的定植和增殖，并提高腸道有益菌群雙歧桿菌的豐度[44]。第五類是可被腸道菌群代謝成活性更強的物質(zhì)的活性物。如多酚類食源活性物（姜黃素、原花青素、芹菜素等），相較于直接口服給藥，結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系可以提升活性物腸道菌群次級代謝產(chǎn)物的含量，而具有更高活性的次級代謝產(chǎn)物含量的提升可以增強食源活性物的綜合健康效應(yīng)。

總體而言，結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的特點由于類型、結(jié)構(gòu)、制備方法和遞送物質(zhì)等原因而有所不同，針對以上提到的結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系已整理為表1。

表1 結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的研究現(xiàn)狀Table 1 Recent studies on absorption-enhanced colon-targeted delivery system

2 結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的評價體系

結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的靶向性、對活性物健康效應(yīng)發(fā)揮的干預(yù)作用，可以通過體外和/或體內(nèi)評價體系進行評估。

2.1 結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的體外評價

體外評價體系是指利用細胞、體外消化模型等在活生物體之外的環(huán)境中進行評價的體系。對于結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系而言，運用最多的是體外靜態(tài)模擬消化模型。通過模擬胃、小腸和結(jié)腸內(nèi)的pH值、酶等環(huán)境條件，對遞送體系的靶向性、保護性遞送效果、釋放位點及釋放速率進行初步判定，以便對配方進行調(diào)整，降低體內(nèi)實驗失敗的風險。體外模擬消化模型實驗裝置的轉(zhuǎn)速通?？刂圃?0～150 r/min，溫度為體溫（（37.0±0.5）℃）[61]，胃環(huán)境的模擬液模擬結(jié)腸環(huán)境以含有胃蛋白酶的鹽酸和氯化鈉溶液配制，其pH值范圍為1.2～1.6。小腸模擬液由pH 5.5～6.8的磷酸鹽緩沖溶液構(gòu)成，體系通常含有胰蛋白酶、膽鹽、磷脂等成分[39]。結(jié)腸模擬液是結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系重要組成部分，也是區(qū)別于上消化道遞送體系體外評價體系的部分。常見的靜態(tài)結(jié)腸模擬體系有如下3 種：第1種是無酶的磷酸緩沖溶液（pH 7.4左右）[62]，依靠調(diào)節(jié)pH值模擬結(jié)腸環(huán)境，多運用于pH依賴型遞送體系的評價；第2種是含有特定酶的磷酸緩沖溶液（pH 7.4左右），一般為含有β-葡萄糖苷酶的磷酸緩沖溶液[54]；第3種是結(jié)腸內(nèi)容物稀釋液，使用磷酸鹽緩沖溶液將大鼠盲腸內(nèi)容物稀釋并調(diào)節(jié)pH值[35]，且操作過程中需保持厭氧環(huán)境防止因細菌失活而無法獲得水解酶。該模擬體系是目前認可度最高的模擬體系，其不僅可模擬結(jié)腸內(nèi)的pH值條件，還可以模擬腸道菌群所產(chǎn)生的多種酶，其實驗結(jié)果更接近于真實情況。

TNO胃腸道模型（TNO intestinal model，TIM）[63]是發(fā)展較早、較經(jīng)典的動態(tài)體外消化模型，可分為TIM-1模型和TIM-2模型兩種。TIM-1具有多室結(jié)構(gòu)，共有4 個腔體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部具有柔性薄膜，能夠連續(xù)分段模擬胃、十二指腸、空腸和回腸消化液的分泌和排空過程。在模擬空腸和回腸部位分別連有50 nm孔徑的中空纖維半透膜裝置，可以用于模擬活性物透過小腸上皮細胞的過程，對于生物可給性的監(jiān)測可靠且便捷。TIM-2是在TIM-1模型基礎(chǔ)上開發(fā)而來，通過加入結(jié)腸菌群培養(yǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)對結(jié)腸環(huán)境的模擬。在TIM-2系統(tǒng)中定植腸道菌群后，通常保持16 h左右的適應(yīng)期使菌群適應(yīng)模擬環(huán)境[64]。為防止菌群代謝物累積導(dǎo)致菌群被抑制或死亡，TIM-2配備透析液系統(tǒng)，最長可在3 周內(nèi)維持菌群活性[65]。由于活性物的代謝物在體內(nèi)可以被結(jié)腸上皮細胞吸收，因此在活體狀態(tài)下收集和測量所有代謝物是幾乎不可能的，但TIM-2透析系統(tǒng)使其成為可能。人體腸道微生態(tài)系統(tǒng)模擬裝置（simulator of human intestinal microbial ecosystem，SHIME）是一種完整的胃腸道動態(tài)模型[66]，可用于在受控體外環(huán)境下研究體內(nèi)胃腸道的物理化學(xué)、酶和微生物環(huán)境對活性物及遞送體系體內(nèi)消化代謝命運的影響。該模型由胃、小腸、結(jié)腸（升結(jié)腸、橫結(jié)腸、降結(jié)腸）5 個模擬反應(yīng)器組成。在SHIME基礎(chǔ)上，發(fā)展出了改良模型M-SHIMIE（Mucus-SHIME），其將黏膜隔室整合到結(jié)腸模擬器中允許腸道細菌發(fā)生黏附。為了更好地模擬結(jié)腸中更為豐富的菌群環(huán)境，發(fā)展出了能夠固定糞便微生物群的發(fā)酵模型——PolyFermS。通過將糞便微生物群固定在凝膠珠中模擬細胞密度和體內(nèi)腸道菌群之間的競爭，PolyFermS可用于腸道微生物的生態(tài)和代謝研究[67]。該模型具有多組反應(yīng)器，可以同時進行對照實驗研究，而且在長達80 d的運行時間內(nèi)能夠保持系統(tǒng)穩(wěn)定。

外翻腸囊模型是評價遞送體系腸道黏附、活性物滲透吸收效率的體外模型。在結(jié)腸評價體系中，外翻腸囊模型主要用于遞送體系的黏附性能評價研究。通常將動物麻醉或屠宰后取腸段，縱向切開使腸段呈平面狀，然后將結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系置于其表面進行孵育、洗滌，最后檢測遞送體系在腸囊表面的保留率用于評價其黏附特性。Guo Feng等[48]將結(jié)腸段縱向切開，內(nèi)側(cè)涂抹負載香豆素6的納米顆粒并進行孵育，后用蒸餾水進行沖洗，通過檢測沖洗液中的熒光強度用于判斷腸道對于遞送體系的黏附性，結(jié)果顯示含有殼聚糖的納米顆粒具有更強的黏附性。Gadalla等[35]對孕酮微球的結(jié)腸黏附性進行評估，施加壓力使微球黏附在縱向打開的結(jié)腸壁內(nèi)側(cè)，然后在介質(zhì)中進行洗脫，記錄完全洗脫所需要的時間，在pH值為7的介質(zhì)中，絕大多數(shù)微球附著在結(jié)腸黏膜上長達30 h。為了探究白藜蘆醇納米顆粒在腸道組織中的吸收行為及其在組織中的潛在滯留作用，Prezotti等[68]用有黏液和無黏液的外翻腸囊模型進行評價，證實納米顆粒在有無黏液層時都存在低通透性，黏液存在時滯留率提高5 倍，黏液對具有黏附性的納米顆粒與腸道組織的相互作用有很強的影響。

2.2 結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的體內(nèi)評價

通過體內(nèi)評價體系，研究人員可以從實驗動物的生理指標、病理情況和定向追蹤等手段判斷遞送物質(zhì)在體內(nèi)的吸收效果、治療效果和遞送軌跡，最終判斷遞送體系的有效性。評價手段主要包括藥代動力學(xué)、體內(nèi)分布表征、抗炎活性評價等。

藥代動力學(xué)是定量研究活性物在生物體內(nèi)吸收、分布、代謝和排泄規(guī)律的常用方法，監(jiān)測指標包括藥物濃度-時間曲線、最大血藥濃度（cmax）、達峰時間（tmax）、半衰期等[69]。Rajpoot等[55]給小鼠灌胃載藥海藻酸鈉微球，在不同時間間隔經(jīng)心臟穿刺取血測量放射性。實驗組半衰期較對照組半衰期延長25 h，表明載藥微球能延長活性物的體液循環(huán)時間。Karade等[70]從大鼠眼眶取血，經(jīng)高效液相色譜法分析姜黃素含量-攝入時間曲線，結(jié)果表明姜黃素微球的血藥濃度是姜黃素懸浮液的7.33 倍，且給藥6～8 h后姜黃素在結(jié)腸處含量水平超過90%。

熒光成像技術(shù)是監(jiān)測活性物體內(nèi)代謝分布情況的常用表征技術(shù)。在一定范圍內(nèi)，熒光物質(zhì)被激發(fā)后所發(fā)射的熒光信號強度與熒光物質(zhì)含量呈線性關(guān)系[71]。利用這一點，研究人員可通過熒光素（Cy3、Cy5）等標記，由實驗動物離體組織或活體樣本獲得病理情況、藥物體內(nèi)分布等信息[71]。將魔芋葡甘聚糖微球用Cy3進行標記，結(jié)腸上皮細胞和MicroRNA-31（MIR31）分別用4’,6-二脒基-2-苯基吲哚和5-羧基熒光素標記，利用熒光成像技術(shù)觀察到微球可將MIR31遞送至結(jié)腸上皮細胞[72]。Zhang Qixiong等[73]給小鼠灌胃經(jīng)Cy7.5染料標記的喜樹堿活性氧響應(yīng)性結(jié)腸定向吸收增強型納米顆粒，給藥6 h后采集全結(jié)腸組織圖像，并用Living Image軟件分析結(jié)腸組織的熒光強度。該納米顆粒在結(jié)腸組織的熒光強度明顯高于游離組和PLGA納米顆粒對照組，表明實驗組有更多的喜樹堿被遞送到結(jié)腸組織中，具有更加顯著的結(jié)腸定向和吸收增強效果[73]。

結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系在結(jié)腸炎癥、癌癥的治療和干預(yù)方面應(yīng)用研究較多，其吸收增強的效果可以由抗炎活性評價結(jié)果來判定。第1種方法是宏觀評價，即根據(jù)腫瘤學(xué)評價標準對癌癥發(fā)展情況進行評判。在一項研究中，地塞米松遞送體系使得結(jié)腸炎大鼠的疾病活動指數(shù)明顯降低，結(jié)腸長度顯著增加，證明結(jié)腸定向型遞送體系能夠提高炎癥區(qū)域的地塞米松濃度，起到更好的治療效果[74]?？寡谆钚栽u價的第2種方法是組織病理學(xué)研究，即通過觀察器官組織的解剖學(xué)特征、組織學(xué)結(jié)構(gòu)、病理學(xué)變化并聯(lián)系其相關(guān)功能，從形態(tài)上觀察、機能上分析，綜合判斷疾病的發(fā)展狀況[75]。Kang等[56]制備阿霉素、鹽酸二甲雙胍共遞送載藥微球，發(fā)現(xiàn)對Wistar大鼠給藥24 h后，相較于游離的阿霉素和鹽酸二甲雙胍治療組，聯(lián)合載藥微球組的腫瘤細胞出現(xiàn)率更低?？寡谆钚栽u價的第3種方法是監(jiān)測體內(nèi)炎性因子的分泌水平。Zhang Mingzhen等[76]研究表明，經(jīng)口攝入負載6-姜酚的水凝膠遞送體系可通過調(diào)節(jié)促炎因子（腫瘤壞死因子-α、白細胞介素-6、白細胞介素-1β、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶）和抑炎因子（核轉(zhuǎn)錄因子紅系2相關(guān)因子2（nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf-2）和血紅素加氧酶（heme oxygenase，HO）1）的表達水平緩解DSS致炎小鼠的結(jié)腸炎癥狀，加速結(jié)腸炎傷口修復(fù)。綜上，結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的評價體系主要為消化模擬和活體實驗，相關(guān)內(nèi)容整理見表2。

表2 結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的評價體系Table 2 Evaluation systems for absorption-enhanced colon-targeted delivery system

3 結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的應(yīng)用

隨著結(jié)腸靶向遞送體系的不斷改善和創(chuàng)新，其精準釋放和吸收增強的優(yōu)勢愈加凸顯，結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越多樣化。首先，結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系可用于提高活性物的生物利用度。姜黃素在體內(nèi)的生物利用度極低，血漿中的姜黃素含量水平接近或低于檢測下限（5 ng/mL）[77]。使用殼聚糖/Eudragit S100微球?qū)S素和抗壞血酸進行共遞送，在結(jié)腸部位釋放的姜黃素生物利用度提高了7 倍[70]。由于細胞外排作用，經(jīng)口攝入EGCG的生物利用度低[78]，當其由酪氨酸磷酸酯和殼聚糖基結(jié)腸定向吸型體系進行遞送其生物利用度可提高6 倍[79]。為防止食源活性物在上消化道被降解，淫羊藿苷[61]、EGCG[80]、異黃酮[81]等食源活性物被負載于結(jié)腸定向吸收遞送體系，作用效果得到不同程度提高。

除提高生物利用度以外，結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系還可以通過調(diào)控活性物與腸道菌群之間相互作用達到提高活性物健康效應(yīng)的目的。有研究表明，部分食源活性物（如木脂素[82]、鞣花酸[83-84]、花青素[85]等）經(jīng)過腸道菌群代謝后產(chǎn)生的次級代謝物表現(xiàn)出更強的健康效應(yīng)[86-87]，而另外一部分食源活性物（如非瑟素[88]、蘆丁[89]、芹菜素[90]等）可通過調(diào)節(jié)微生物-腦腸軸對機體健康產(chǎn)生間接影響。利用結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系可產(chǎn)生更多的高活性次級代謝物或/和更有效地調(diào)節(jié)微生物-腦腸軸，提高食源活性物在體內(nèi)的健康效應(yīng)。值得注意的是，結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的設(shè)計可以對活性物在人體（即參與體液循環(huán)部分）和腸道菌群之間的分配比例進行調(diào)整，適當提高與腸道菌群的互作可能是增強活性物健康效應(yīng)的有效策略[87]。另一方面，結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系可用于闡明食源活性物的體內(nèi)健康效應(yīng)機制。以姜黃素為例[91-92]，經(jīng)標記后口服攝入的姜黃素約90%經(jīng)糞便排出，6%經(jīng)尿液排出。盡管姜黃素在上消化道的吸收效率極低，但其在體內(nèi)引起的抗氧化、抗炎、抗動脈粥樣硬化、抗阿爾茨海默癥等健康效應(yīng)卻不容忽視。姜黃素的健康效應(yīng)究竟是由上消化道內(nèi)痕量姜黃素的消化吸收引起的，還是由下消化道中大量姜黃素與腸道菌群相互作用引起的，科學(xué)界尚無定論。而結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系可以成為解析此類食源活性物健康效應(yīng)機制的橋梁：通過結(jié)腸定向精準釋放盡可能規(guī)避上消化道的吸收，同時利用遞送體系的黏附效率增強優(yōu)勢，延緩活性物在體內(nèi)的消化進程，延長其在下消化道內(nèi)與腸道菌群的相互作用時間，對比使用遞送體系與否在體內(nèi)引起健康效應(yīng)的強度高低，進而有利于理解食源活性物發(fā)揮健康效應(yīng)的內(nèi)在機制。

4 結(jié) 語

總而言之，結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系有別于上消化道靶向遞送體系和傳統(tǒng)結(jié)腸靶向遞送體系，其可更加有效地實現(xiàn)活性物的精準增效遞送。其中，酶觸型及復(fù)合型結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系是當前更受青睞的遞送體系。采用體外評價和體內(nèi)評價相結(jié)合的方式可以更科學(xué)、更客觀地評價結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的增效機制及健康效應(yīng)調(diào)控機理?？梢灶A(yù)見，結(jié)腸定向吸收增強型遞送體系的應(yīng)用領(lǐng)域會被逐步擴大，不再局限于生物活性物質(zhì)保護、益生菌產(chǎn)品開發(fā)、藥物遞送等領(lǐng)域，并開始向腸道菌群互作、活性物健康效應(yīng)調(diào)控機制領(lǐng)域拓展，有望成為解析食源活性物在體內(nèi)產(chǎn)生健康效應(yīng)機制的強有力工具。