近日发表于《Carbohydrate Polymers》的研究，创新性地将灵芝孢子（Ganoderma lucidum spores, GLS）作为一种天然多孔支架，与三种可食用多糖基质相结合，成功构建了一种具有差异化释放行为的双层水凝胶珠，为蛋白质类治疗剂和营养品的口服靶向递送提供了安全、生物相容性高的新策略。该研究首先利用灵芝孢子负载牛血清白蛋白（BSA），形成BSA-GLS复合物，随后将其分别封装于壳聚糖、海藻酸钠和果胶三种多糖基质中，制备成毫米级球形水凝胶珠。不同多糖基质赋予了珠子独特的微观结构：壳聚糖珠结构致密，海藻酸钠珠致密而多孔，果胶珠则呈现层状结构。所有配方在制备过程中及4℃储存60天后，均能保持90%以上的蛋白质完整性，证实了该体系出色的稳定化效果。本研究首次证明了灵芝孢子-多糖杂化水凝胶珠可作为食品级的双层递送平台，用于在不同胃肠道环境中稳定并递送蛋白质载体，为功能食品和口服递送系统的开发提供了新思路。

口服递送蛋白质类药物与营养保健品仍是一大挑战，因其易受酶降解、存在理化不稳定性且在胃肠道内渗透性差。这些局限推动了递送系统的研发，以期保护蛋白完整性、增强黏膜吸收并实现控释。尽管聚合物微胶囊、微球等合成载体展现出潜力，但其用于食品或营养保健品应用时，受限于生物相容性、残留毒性、成本及监管壁垒等问题。因此，亟需开发源自天然材料的安全、高效、可规模化载体。

在天然候选材料中，孢子与花粉因固有核壳结构、球形形态及高度均匀的尺寸分布而备受关注。这类生物结构还具备多孔架构与丰富表面官能团，便于修饰以满足多样递送需求。其中，灵芝孢子（GLS）尤为引人注目，因其源自公认的“药食两用”药用真菌。结构上，GLS具有坚固的几丁质双壁，且被视为“公认安全（GRAS）”物质。既往研究多聚焦于GLS来源的生物活性成分（如多糖）的药理活性或释放，而非挖掘其作为递送支架的潜力。近期研究则开始强调其作为药物载体的结构优势，表明适当修饰的GLS可实现小分子的高负载量、缓释及对肠黏膜的强黏附性。

水凝胶珠是由食品级多糖构成的球形三维胶体系统，已广泛应用于包埋与递送体系。通过将活性物质分散或包埋于其水合聚合物网络中，此类系统可有效保护敏感cargo（如酶、益生菌），并提升固有脆弱生物聚合物的机械稳健性。这些特性使水凝胶珠在食品添加剂、控释制剂及营养递送应用中极具吸引力。

本研究则将这类成熟的水凝胶基质与GLS整合，构建新型双层食品级载体系统。选择这些多糖不仅因其GRAS地位与生物相容性，更因其独特的理化性质与交联机制可赋予差异化功能：壳聚糖珠在酸性胃环境中易溶解，可利用此特性实现胃靶向递送——在我们的设计中，GLS作为蛋白吸附的稳健微支架，壳聚糖涂层则促使蛋白-孢子复合物在胃部快速释放；相比之下，经Ca²⁺交联的海藻酸盐与果胶珠在酸性介质中稳定性优异，但在肠条件下可控溶胀与释放，适用于肠靶向递送。此外，海藻酸盐珠经工程化改造后可提升机械强度并实现缓释。这些互补特性为刻意选择这三种多糖以构建功能各异的GLS-多糖水凝胶珠、适配不同递送场景提供了理论依据。 

Fig. 1. Morphological and porosity characterization of polysaccharide-encapsulated GLS hydrogel beads. (A) Digital photographs and bead size distributions of chitosan-, alginate-, and pectin-based hydrogel beads. (B) Representative SEM micrographs showing bead surface morphology, fractured cross-sections, internal microstructures, and embedded GLS. (C) Pore-size distribution curves obtained from mercury intrusion porosimetry (MIP).

Fig. 2. Spectroscopic and thermal stability characterization of BSA–GLS complex and hydrogel beads. (A) FTIR spectra of chitosan, alginate, and pectin beads compared with their respective components and uncoated BSA–GLS complex. (B) TGA and (C) DTG curves of uncoated BSA–GLS complex and the three beads over 30–800 °C.、

Fig. 3. Mechanical stability and swelling behavior of hydrogel beads. Weight retention under (A) centrifugal and (B) ultrasonic stress at varying intensities. (C) Representative stress–strain curves of chitosan, alginate, and pectin beads obtained from texture profile analysis (TPA). (D) Time-dependent swelling ratio over 12 h and (E) equilibrium water content (EWC) in PBS (pH 7.2).

Fig. 4. Protein stability in hydrogel beads. (A) Circular dichroism (CD) spectra and (B) SDS-PAGE patterns of BSA standard and BSA released from hydrogel beads. (C) Accelerated thermal stability tests evaluating the protective effect of the GLS core. (D) Contribution of the secondary polysaccharide coating to protein stabilization. (E) BSA loading capacity during 60 days of storage at 4 °C and 25 °C.

Fig. 5. In vitro release and gastrointestinal stability of protein-loaded hydrogel beads. (A) Cumulative BSA release profiles of chitosan, alginate, and pectin beads compared with uncoated BSA–GLS complex and BSA standard. Morphological changes of beads during prolonged exposure in (B) simulated gastric fluid (SGF) or (C) simulated intestinal fluid (SIF) for up to 48 h.

本研究首次提出了一种基于多糖的水凝胶递送系统，其中灵芝孢子（GLS）与多糖基质整合，构建了结构稳健、功能可调的口服蛋白递送载体。通过离子凝胶法将蛋白-孢子复合物包埋于壳聚糖、海藻酸盐或果胶水凝胶中，制备出三种珠粒类型，其微结构、机械韧性和溶胀能力显著不同——这些差异直接决定了它们的体外释放行为。这种双层设计（将天然孢子支架与可调多糖水凝胶结合）为口服蛋白递送提供了一种新颖、安全、可规模化的策略。除这一概念验证外，此处获得的见解增进了对多糖水凝胶系统中“结构-性质-功能”关系的理解，并为未来开发用于递送功能性蛋白及其他物质的孢子基载体奠定了基础。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2025.124762