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Bioactive Materials
基于纳米纤维素的多功能复合低温凝胶用于高效抑制脂肪消化与合成

2026-01-09

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本研究开发了一种新型疏水性低温凝胶,通过阻断脂肪消化与合成双重机制,显著降低高脂饮食小鼠的体重与脂肪积累,且无毒副作用。该材料具备良好的油/脂肪吸附能力,且可通过调节肠道菌群与脂肪合成基因表达实现抗肥胖效果。

 

文献概述

本文《基于脂肪消化阻断与合成抑制协同作用的高性能快速降脂低温凝胶》发表于《Bioactive Materials》杂志,回顾并总结了通过构建纳米纤维素与卡拉胶复合体系负载姜黄素的低温凝胶材料,在模拟胃肠消化与高脂饮食小鼠模型中评估其脂肪吸附、消化抑制与体内代谢调节功能。研究结果表明,该材料能有效降低脂肪吸收、调节肠道菌群并抑制脂肪合成相关基因表达,为肥胖管理提供了新思路。

背景知识

肥胖已成为全球范围内的重要健康问题,过量脂肪摄入是主要诱因之一。传统物理性脂肪吸附材料如纤维素存在水溶性高、稳定性差与油脂脱附等问题,限制其应用。低温凝胶因其多孔结构、低密度与优异疏水性,近年来被广泛研究用于油脂吸附,但其在食品级脂肪干预中的应用仍较少。姜黄素具有抗炎、降脂与调节肠道菌群功能,但其水溶性差、生物利用度低,限制了其口服效果。通过将姜黄素负载于疏水低温凝胶表面,可增强其稳定性与释放效率。此外,肠道菌群在脂质代谢与肥胖发展中起关键作用,因此调节菌群结构有助于改善代谢紊乱。本研究通过构建姜黄素修饰的低温凝胶,结合模拟消化与动物实验,评估其在脂肪调控中的双重作用机制,为开发新型抗肥胖食品材料提供理论基础与实验依据。

 

提供HFD高脂饮食诱导的肥胖小鼠模型,用于代谢疾病研究与药物筛选,支持体重、血糖、血脂等指标检测,适用于抗肥胖药物及营养干预研究。

 

研究方法与实验

研究者以竹笋中提取的纳米纤维素(CNF)和卡拉胶(Car)为基质,通过溶胶-凝胶与冷冻干燥法构建复合低温凝胶,并进行PDMS表面疏水改性。通过FT-IR、XRD、Zeta电位等手段表征材料结构与性质。随后,将姜黄素以不同方式负载于低温凝胶表面,评估其对油吸附、疏水性与消化抑制的影响。在模拟胃肠消化系统中,检测低温凝胶对脂肪水解的抑制能力。在动物实验中,将2%的Car-CNF-Cur低温凝胶添加至高脂饮食中喂养小鼠,评估其对体重、脂肪沉积、肠道菌群及脂肪合成相关基因表达的影响。

关键结论与观点

  • 疏水性Car-CNF低温凝胶具有91.10–98.70%孔隙率与145°疏水角,具备优异的脂肪/油吸附能力
  • 姜黄素修饰的低温凝胶可减少23.4%的脂肪水解,提升粪脂含量达29.45%,且无明显毒性
  • 在小鼠模型中,该低温凝胶显著降低体重、脂肪组织质量与脂肪合成酶基因表达
  • 低温凝胶通过调控肠道菌群结构(如增加Muribaculaceae、Lactobacillus,减少Faecalibaculum)改善炎症与脂多糖水平
  • 姜黄素的表面修饰提高了其在肠道中的释放效率,从而增强抗肥胖效果

研究意义与展望

本研究为抗肥胖食品材料的开发提供了新思路,结合物理吸附与生化干预的双重机制,有望提升脂肪摄入控制效果。未来可进一步研究其在人体中的应用潜力,并优化载药与释放效率,以实现更广泛的功能食品与营养干预应用。

 

提供肠道菌群互作与代谢疾病研究平台,支持无菌小鼠、人源菌群移植、肠道疾病模型构建,适用于微生物-宿主互作及营养代谢研究。

 

结语

综上所述,该研究成功构建了一种基于竹笋纳米纤维素与卡拉胶的姜黄素负载低温凝胶材料,通过脂肪吸附与消化抑制双重机制,有效降低了高脂饮食诱导的肥胖效应。该材料具备优异的疏水性与油吸附性能,并可通过调节肠道菌群结构与脂肪合成基因表达,显著改善代谢紊乱与炎症反应。本研究为功能性食品材料的开发提供了理论依据与实验基础,未来可拓展至人体试验与长期摄入安全性评估,具有重要的应用前景。

 

文献来源:
Hongyun Lu, Yejiayi Lv, Siyu Liu, Ying Shi, and Qihe Chen. Novel multifunctional composite cryogel with high-performance and rapid fat-lowering efficacy via the synergy of fat digestion blockage and synthesis inhibition. Bioactive Materials.
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