我们之前谈过脂溶性营养素的吸收方式及影响它们吸收的状态或疾病。正是为此，我们才有许多提升营养素吸收的技术。要深入理解这些技术，则离不开对消化系统解剖学和生理学的了解。
消化系统是如何运转的？
人体消化系统的作用就是讲摄入的复杂物质转化为简单的分子单位，因为只有小单位才能从机体消化腔被转移至循环系统，也就是入血吸收。承担营养素消化和吸收功能的胃肠道系统包括如下主要器官，如口腔，食管，胃，肠道，以及其他附属器官，如唾液腺，舌腺，肝脏，胆囊，胰外分泌腺。目前，提升生物利用度的技术往往宣称是纳米级颗粒，这是不难理解的，因为分子越小，越容易被吸收，但是决定吸收度的可不仅仅是颗粒大小，这些纳米颗粒在通过胃肠道时依旧会遭遇九九八十一难，主要涉及生理学及形态学的障碍和压力。这样一来，纳米传送系统的生化特性及功能就会收到较大影响。上图为大家展示了消化道各个阶段的生理特性及纳米颗粒的吸收模式。不难看出，消化道包含了多样的生理环境，各个部分的酸碱度，离子强度，组分，吸收模式都不尽相同，甚至迥然有别。在这样的条件下，纳米颗粒的命运就主要由它们所碰到的机械和化学过程来掌控了，正是它们决定了营养素的生物可及性及生物利用度。说道消化道中的机械过程，就不得不提拒绝，吞咽，蠕动，混合；而化学过程则包括在口腔，胃，小肠的酶分解及在结肠中微生物的发酵过程。现在，小诺就变身为纳米颗粒，来带大家走一走我们的消化道。
口腔
口腔是消化道的第一个器官，口腔中唾液pH为6.35到6.85，弱酸性。食物经咀嚼后会与唾液混合。唾液中所含的淀粉酶，会直接作用于纳米颗粒的碳水化合物部分，并把多糖分解为葡萄糖和麦芽糖。尽管食物在口中停留的时间仅有15到20秒，但口腔中的酸碱度，离子强度及温度还是会影响到纳米结构的生化特性。
胃
当纳米可以到达胃部后，pH环境会有一个剧烈的改变，从口腔中的近乎7一路跌到2左右。在胃蠕动的作用下，纳米颗粒与胃中的酶类相遇，主要是胃蛋白酶及胃脂肪酶，分别裂解蛋白质和脂肪。在酸度极高的胃液中，纳米颗粒的表面特性，形态学，甚至颗粒大小都会发生改变。比如胶状系统在胃液中会经历聚合，絮凝，奥斯托惠尔过程，颗粒直径会增加到几个微米。 有学者专门研究了结构化乳剂在胃中的变化。通过超微结构观察，初始直径只有360纳米的一般乳化剂，小脂滴会不断絮凝聚合，形成几十倍大的大脂滴。
小肠
大家都知道，小肠是最主要的吸收器官。经过胃的部分消化后，食物就会到达小肠。这时纳米结构会与肠道酶类及胆盐相遇，这里的pH是6到7.7。纳米递送系统的主要成分如脂类，表面活性剂或生物多聚物等就会被分解为更简单的结构，导致纳米系统发生结构性改变。在这个阶段，纳米结构会与肠道微绒毛发生相互作用，而这个相互作用就决定了纳米级别上营养素的吸收程度及生物利用度。最近的一项研究评价了一种含有叫做紫檀芪营养素纳米乳剂的稳定性，结果发现，在消化过程中，颗粒从初始的365纳米增加到与模拟胃液混合后的7,600纳米，进一步增加到与模拟肠液混合后的13,200纳米。在酸性条件下颗粒体积增大，这主要是因为模拟胃液中含有表面活性分子，导致了非离子型表面分子的错位，进而改变了脂滴的表面构成。这些变化使脂滴聚合，脂滴直径增大，电动电位减少。接着，脂滴水解会通过消化，絮凝，结合进一步促进脂滴大小及稳定性。
大肠
大肠是消化过程的最后一步，无论是微生物发酵，还是水和营养素的重吸收都在大肠中进行。肠道中的微生物群在接近中性的结肠环境中将纳米结构的残余组分分解。微胶囊结构在结肠可进行特异性吸收。将营养素导向结肠的外部成分有菊粉，淀粉酵素，胶质，乙二醇壳聚糖，海藻酸钠/壳聚糖等。
纳米颗粒的营养素是如何被吸收的
谈到吸收，就不能不谈生物利用度。生物利用度实际上就是指有多少比例的被消化物质到达了血循环。另一方面，肠道吸收度是指有多少比例的被消化物质穿过了肠道上皮。不难看出，穿过肠道的营养素并不是完全入血的，因为在此之前还有多个路径。食物有效成分的主要吸收部位是小肠，但是，被动吸收可能发生在消化道的其他部位，这取决于纳米载体及活性成分的特性。除了吸收部位外，吸收部位传递系统的状态，有效成分的生物特性也是决定吸收方式的重要因素。不同传递系统所含的有效成分是通过不同的通路吸收的。同样道理看，亲水性和亲脂性营养素的吸收通路也不同，前者通过门静脉传送，而后者则通过淋巴系统后再入血循环。这些参数决定了营养素吸收的速度和程度。纳米颗粒到达吸收部位时，它们需要穿过上皮的黏液层及上皮细胞才能到达血循环。营养素吸收可按是否需要能量分为主动运输和被动运输。主动运输需要利用上皮细胞的能量，以使有效成分通过特定通道穿过上皮细胞。与主动运输不同，被动运输不需要借助细胞能量，营养素是通过简单扩散过程穿过上皮细胞。
大多数疏水性营养成分在小肠的通透性较高，可通过主动或被动两种方式运输，但亲水性的营养成分通透性往往较差，需要通过主动运输吸收。纳米传递系统可通过多种方式提高有效成分的吸收，如增加表面积，增加表观溶解度，增加通透性，提高传递速率，增加滞留时间，增强纳米载体的摄取能力等。这些因素中，粘液对纳米颗粒吸收的影响依旧众说纷纭，因为粘液将这些颗粒锁在了富有粘性的糖蛋白胶质中。这种锁定有可能抑制纳米颗粒被摄取，但也可能把纳米颗粒聚集在吸收部位来增强吸收。这种情况下，我们要考虑两个因素。一是经消化的纳米传递系统的吸收模式，二是完整纳米传递系统的吸收模式。根据颗粒的尺寸，形状及表面特性，营养素主要由两种上皮细胞吸收，分别为肠细胞和M细胞。肠细胞数量居多，负责吸收分子及小颗粒，而M细胞则存在于叫做派伊尔结的特定区域内，擅长吸收大颗粒。这些上皮细胞主要通过下述机制来摄取纳米颗粒。1，普通上皮细胞内吞（极小颗粒，直径在20纳米以下）；2，M细胞介导的穿透作用（大颗粒，直径大于100纳米）；3，通过消化道间隙肠细胞缺损处吸收（不同尺寸的纳米颗粒均可通过此方式吸收）；4，通过上皮细胞的紧密连接或狭窄间隙吸收（小颗粒及具有生物活性的颗粒）。
纳米给药系统有哪些作用
防止营养素在加工，运输及贮存时被降解；遮盖有效成分的气味或口味；帮助营养素以受控或持续的方式在吸收站点释放，增强生物利用度。到这里，我们了解了人体消化系统的结构及生理，知道了纳米颗粒是如何受到消化道各部位环境的影响。那么纳米给药系统具体又有哪些种类，它们又各自是怎样大显神通的呢？我们下期接着跟大家聊。
