近日，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院分子醫(yī)學(xué)研究院劉盡堯研究員團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》子刊Science Advances（IF=14.957）發(fā)表研究成果，表面礦化涂層制備可抗紫外輻照、耐氧氣、能抵抗胃酸和膽汁酸等不利胃腸道因素的活體細(xì)菌藥物。鑒于其制備簡(jiǎn)便且不影響細(xì)菌活性，生物界面礦化為開(kāi)發(fā)新型口服益生菌藥物提供新途徑。
維護(hù)腸道微生物群穩(wěn)態(tài)對(duì)于疾病防治具有重要意義。例如炎癥性腸病是一種慢性復(fù)發(fā)性腸道炎癥性疾病，傳統(tǒng)的藥物治療療效往往不令人滿(mǎn)意，且停藥后易復(fù)發(fā)?？诜嫔鳛槟c炎治療新手段，可以無(wú)侵襲性、低副作用地直接干預(yù)腸道微生物群，進(jìn)而調(diào)節(jié)消化道微生態(tài)平衡、抑制致病菌并減緩炎癥反應(yīng)。益生菌治療的一個(gè)關(guān)鍵步驟是要求在生產(chǎn)過(guò)程中盡最大限度避免益生菌失活，并在口服給藥至腸道后保持足夠數(shù)量。然而，通過(guò)現(xiàn)有方法制備的口服益生菌制劑面臨諸多挑戰(zhàn)。例如：厭氧益生菌在生產(chǎn)過(guò)程中暴露于空氣后，會(huì)影響細(xì)菌胞內(nèi)的酶和核酸等物質(zhì)的活性；制劑在消殺過(guò)程中容易導(dǎo)致細(xì)胞應(yīng)激、細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，甚至失活；胃酸和膽汁酸可使攝入的益生菌存活率大幅度降低等。
受自然界生物體產(chǎn)生礦化涂層為軟組織提供外骨骼保護(hù)的啟發(fā)，劉盡堯團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種靜電作用介導(dǎo)的生物界面礦化益生菌保護(hù)方法。該方法可在細(xì)菌表面生成一層具有抵抗環(huán)境干擾并可自行脫出的涂層，從而在不影響活性的前提下提高益生菌對(duì)環(huán)境不利因素的抵抗能力。
該研究結(jié)果表明，通過(guò)碳酸鈉和氯化鈣的簡(jiǎn)單混合，在短時(shí)間內(nèi)即可在細(xì)菌表面形成一層均勻的碳酸鈣涂層。該方法適用于涂覆不同種類(lèi)的菌株，包括專(zhuān)性厭氧菌和兼性厭氧菌，并不影響細(xì)菌的存活率。作為物理屏障，所產(chǎn)生的礦物涂層賦予封裝的厭氧菌對(duì)氧氣暴露、紫外線(xiàn)照射和75% 乙醇展示出強(qiáng)勁抵抗力。口服后，涂層可通過(guò)雙重分解與胃酸自發(fā)反應(yīng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)胃酸的快速中和和封裝細(xì)菌的智能釋放。此外，生成的鈣離子可引發(fā)膽汁酸酸分子的聚集，使細(xì)菌能免于胃酸和膽汁酸的雙重破壞作用安全抵達(dá)腸道。以葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠為模型，礦化涂層益生菌顯示出顯著增強(qiáng)的治療潛力。
課題組耿忠民博士后（現(xiàn)為青島大學(xué)腫瘤研究院研究員）為該論文第一作者，劉盡堯研究員，曹湞萍副研究員和吳馮助理研究員為該論文共同通訊作者。該工作得到第十四批國(guó)家海外高層次人才引進(jìn)青年項(xiàng)目、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題、國(guó)家自然科學(xué)基金委面上項(xiàng)目、上海市探索者計(jì)劃等支持。論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ade0997
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