酸性羧基肽纳米自组装食品功能因子载体与肠屏障粘液层相互作用机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31772014
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    李媛
  • 依托单位：
    中国农业大学
  • 学科分类：
    C2001.食品原料学
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The interaction between the hydrophobic bioactive ingredients and mucus hydrogels greatly inhibited their cellular uptake and bioavailability. The amphiphilic carboxyl-abundant peptides were obtained by sites-specific partial enzymatically hydrolysis. These peptides can self-assemble into nanotubes and nanospheres carriers. We propose to prepare a series of nanocarriers with controlled sizes, stiffness, and charges with improved encapsulation efficiency, mucus-penetrating ability, cellular uptake and transportation ability. The Multiple Particle Tracking technique will be applied to explore the mucus-penetrating properties of various nanocarriers. A mathematic model will be developed to explain the relationship between the structures and the diffusion kinetics in the mucus for various nanocarriers. Besides, the cellular uptake and transportation will be studied on the Caco-II/HT-29 mixed cell model. The effect of the improved bioavailability will be tested on the cell and animal model. It provides insights for designing high loading, mucus-penetrate and high cellular uptake nanocarriers. It offers a good guideline for applying the nanotubes and nanospheres in the food ingredients and functional food products for hydrophobic bioactives.
脂溶性食品功能因子易与肠屏障粘液层发生相互作用而阻滞在其凝胶网络中影响细胞吸收。拟采用定点(Glu, Asp)酶解技术获得富含羧基末端和α螺旋结构的两亲性多肽，通过纳米自组装技术，拟构建结构可控不同理化性状的纳米管和纳米球系列载体，以精准调控其结构获得理想的载荷、穿透和吸收性能。摸索载体结构与荷载能力之间关系。通过多重粒子示踪等技术研究载体穿透粘液层的渗透能力和扩散动力学。探究不同自组装结构参数的载体穿透粘液层的相互作用机制。探索制备高效载荷与高穿透能力的自组装载体最优化参数与结构，促进载体跨越粘液屏障到达肠上皮细胞吸收。拟构建Caco-II/HT-29混合细胞模型，摸索和验证粘液存在时不同纳米载体对细胞吸收和跨膜转运的影响。揭示不同结构肽纳米载体高效吸收转运机制，为设计高效克服小肠屏障的纳米载体结构提供理论指导,为开发新型基于肽纳米自组装的脂溶性因子载体的基料制备和功能食品提供技术支持。

结项摘要

为了解决脂溶性活性成分难溶于水、稳定性差和吸收率低的应用瓶颈问题。该项目通过构建一种能够高效克服小肠吸收屏障的纳米载体来提高其水溶性、稳定性和吸收率。首先摸索出了制备酸性羧基肽的控制酶解方法；揭示了羧基肽形成不同理化特性纳米载体的分子自组装机制；探究了纳米载体与不同功能因子相互作用关系；明晰了纳米载体的大小、形状、电荷和硬度影响其粘液渗透能力的规律，揭示了纳米管在粘液网络中柔性穿梭和旋转渗透机制；解析了纳米载体的结构性质与细胞内吞率和转运效率之间的关系；验证了具有强粘液穿透能力和高细胞摄取率的纳米载体在动物水平的作用效果，研究结果为构建高营养吸收率的纳米载体提供理论依据，为开发高营养附加值的功能性食品奠定理论基础。该项目取得了一系列标志性的科研成果,以通讯作者在国际顶级期刊Nano Letters,ACS Nano,Science Advances,Advanced Functional Materials,Journal of Controlled Release,Theranostics,Food Hydrocolloids,Food Chemistry等共发表论文12篇，其中Nature Index收录4篇，影响因子>10的5篇，封面论文2篇。相关技术授权中国发明专利2项，申请美国专利1项，还将自主知识产权的精准递送技术应用于富含高活性营养因子食品的开发，获得了2020年度中国商业联合会“科技进步二等奖”（1/15）和中国轻工业联合会“科技进步三等奖”（3/6）。在该项目的支持下，项目负责人还获得了2020年中组部国家青年人才支持计划，2020年度中国农学会“青年科技奖”和2021年“强国青年科学家”等奖励。培养“国家博士后创新人才支持计划”1人，毕业研究生6人。协办国际学术会议1次。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（1）
科研奖励数量（3）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
The delivery of sensitive food bioactive ingredients: Absorption mechanisms, influencing factors, encapsulation techniques and evaluation models
敏感食品生物活性成分的传递：吸收机制、影响因素、封装技术和评估模型
  • DOI：
    10.1016/j.foodres.2019.02.024
  • 发表时间：
    2019-06-01
  • 期刊：
    FOOD RESEARCH INTERNATIONAL
  • 影响因子：
    8.1
  • 作者：
    Bao, Cheng;Jiang, Ping;Li, Yuan
  • 通讯作者：
    Li, Yuan
Enzymatically partial hydrolyzed α-lactalbumin peptides for self-assembled micelles formation and their application for co-encapsulation of multiple anti-oxidants
酶促部分水解α-乳清蛋白肽用于自组装胶束形成及其在多种抗氧化剂共封装中的应用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Journal of Agricultural and Food Chemistry
  • 影响因子：
    6.1
  • 作者：
    Jiang Ping;Huang Jing;Bao Cheng;Jiao Lu;Zhao Huiying;Du Yizheng;Ren Fazheng;Li Yuan
  • 通讯作者：
    Li Yuan
The intestine-responsive lysozyme nanoparticles-in-oxidized starch microgels with mucoadhesive and penetrating properties for improved epithelium absorption of quercetin. 2020,
氧化淀粉微凝胶中的肠道响应性溶菌酶纳米颗粒具有粘膜粘附和渗透特性，可改善上皮对槲皮素的吸收。
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Food Hydrocolloids
  • 影响因子：
    10.7
  • 作者：
    Li Dan;Liu Ailian;Liu Meiyu;Li Xin;Guo Huiyuan;Zuo Congcong;Li Yuan
  • 通讯作者：
    Li Yuan
Experimental and theoretical explorations of nanocarriers' multistep delivery performance for rational design and anticancer prediction.
纳米载体的实验和理论探索——合理设计和抗癌预测的多步传递性能
  • DOI：
    10.1126/sciadv.aba2458
  • 发表时间：
    2021-03
  • 期刊：
    Science advances
  • 影响因子：
    13.6
  • 作者：
    Bao W;Tian F;Lyu C;Liu B;Li B;Zhang L;Liu X;Li F;Li D;Gao X;Wang S;Wei W;Shi X;Li Y
  • 通讯作者：
    Li Y
Improved stability, epithelial permeability and cellular antioxidant activity of β-carotene via encapsulation by self-assembled α-lactalbumin micelles
通过自组装 α-乳清蛋白胶束封装，提高 β-胡萝卜素的稳定性、上皮通透性和细胞抗氧化活性
  • DOI：
    10.1016/j.foodchem.2018.07.216
  • 发表时间：
    2019-01-15
  • 期刊：
    FOOD CHEMISTRY
  • 影响因子：
    8.8
  • 作者：
    Du, Yizheng;Bao, Cheng;Li, Yuan
  • 通讯作者：
    Li, Yuan

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  • 通讯作者：
    李媛

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AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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