2025年9月，浙江工商大学潘伟春/牛付阁团队在美国化学学会知名期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry（Q1，TOP，IF: 6.1）发表题为“pH-responsive sustained-release hydrogel microspheres for the protection, delivery and release of oral polysaccharide iron”的研究性论文。论文的第一作者为浙江工商大学22级硕士廖华斌，通讯作者为潘伟春教授和牛付阁副教授。

口服多糖铁复合物（UCP-Fe(III)）在胃环境中容易发生降解，从而限制其应用并降低生物利用度。为解决这一问题，本研究开发了一种新型核壳结构海藻酸钠/壳聚糖水凝胶微球，用于实现UCP-Fe(III)的pH响应性保护与递送。实验结果表明，高浓度海藻酸钠（SA）溶液具有更高的粘度和储能模量。当SA浓度为1.0%时，微球对UCP-Fe(III)的包封率达到94.41%，载药量为13.38%，同时其硬度和咀嚼性也显著增强，这归因于高浓度SA促进了更密集的交联网络形成。微球在模拟胃液（SGF，pH 2.0）中溶胀率较低（467.33-588.50%），而在模拟肠液（SIF，pH 7.4）中迅速溶胀（800-962.17%），表现出显著的pH响应性释放行为，有效防止了药物的提前释放。本研究为开发具有pH响应缓释特性的口服铁补充剂提供了一种新策略。

研究亮点

• 核壳结构设计：采用SA与CS构建“核-壳”型水凝胶微球，利用二者之间的静电相互作用形成稳定的聚电解质复合物。

• pH响应性机制：胃酸环境下：SA的羧基质子化（-COOH），壳聚糖氨基质子化（-NH3+），网络收缩，防止铁释放。肠液环境下（pH 7.4）：羧基离子化（-COO-），产生静电排斥，微球溶胀，促进UCP-Fe(III)释放。

• 动力学机制研究：采用一级和二级动力学模型拟合溶胀数据，发现二级模型更符合实验数据，说明溶胀行为受多种机制共同控制。使用Zero-order、First-order、Higuchi、Korsmeyer-Peppas等模型拟合体外模拟消化数据，揭示了微球从Fickian扩散到侵蚀控制的释放机制转变。

研究结论

• 成功开发了一种具有核壳结构的海藻酸钠/壳聚糖水凝胶微球（PAC），用于包封和保护口服UCP-Fe(III)，实现在胃肠道中的pH响应性缓释。

• 在模拟胃液（SGF, pH 2.0）中溶胀度低、释放率低，可有效防止UCP-Fe(III)在胃中降解；而在模拟肠液（SIF, pH 7.4）中迅速溶胀并持续释放，显著提高了铁的潜在生物利用度

• SA浓度升高可增强微球的机械性能、包封率和缓释效果。

图文摘要

图文赏析

图 1.不同浓度下SA与UCP-Fe(III)混合后粘度 (A)、G′和G″变化(B)。新鲜制备的PAC水凝胶微球 (C)。冷冻干燥PAC水凝胶微球表面及横截面光学显微镜图像（比例尺= 50μm) (D)。PA1.5%和PA1.5%C冷冻干燥微球表面的扫描电镜图像（×500) (E)

图2.PAC水凝胶微球的体外模拟消化释放行为