一起帮解答，华昕生物医药发展现状研发团队带你揭秘纤连蛋白？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2024-05-07 12:47 标签： 生物医药发展现状
益生菌从名字上看是一类有利的细菌，通常指我们肠道内对我们的健康有益的微生物，如果这些肠道内微生物群落失衡，就可能引起比如便秘腹泻等不适，甚至在一些情况下会发展成为严重的肠道疾病，比如艰难梭菌感染以及肠炎。这时候通过口服摄入一定的益生菌就有助于恢复肠道菌群平衡，缓解不适症状。直接口服益生菌需要面临的一个问题是，如何让益生菌活着抵达肠道，并在肠道停留繁殖。最近我在四川大学的同事郭俊凌教授在《自然通讯》上发表了通过超分子化学方法给益生菌穿上一层的“纳米盔甲”来保护微生物，使其活性提高的方法。图1 纳米盔甲的制备方法该方法的化学原理基于超分子化学，将二价或者三价铁离子和天然的植物多酚（这里使用的是五倍子中的单宁酸TA）混合在有益生菌的缓冲溶液中，单宁酸即可和铁离子配位形成聚集体，并自发的包裹到益生菌表面，形成一层大约20纳米厚的多孔包裹结构。单宁酸是一种从植物中提取的多酚类有机物，其特点是结构中有大量的酚羟基，一方面可以和铁离子形成配位聚集体，另一方面也可以形成很多的氢键，使其易于附着在亲水表面。在这种共同作用下，形成的聚集体就自发的包裹到益生菌表面了，郭老师的团队将这种包裹了单宁酸和铁离子聚集体的益生菌称之为“盔甲益生菌”。图2 纳米盔甲的化学结构接下来郭老师团队设计了一系列实验来验证这种纳米盔甲对益生菌的保护效果。比如使用了六种临床和生活中常用的抗生素，没有纳米盔甲的益生菌全军覆没的情况下，有盔甲保护的益生菌获得了相当数量的存活率。保护益生菌的这层纳米盔甲经检测是一层多孔结构，孔道大小大约在几个纳米，孔道大小可以允许大分子通过，所以起保护作用的原理显然不是形成了致密的保护层物理阻隔抗生素分子进入。结合单宁酸的多酚结构，以及常用的抗生素往往也是水溶性的含有较多的亲水基团，纳米盔甲起保护作用的原理可能是通过多重分子间相互作用（氢键，pi-pi, 静电等）使得抗生素分子被吸附在纳米盔甲层，从而大大减少抗生素分子进入被保护的益生菌细胞内。这一点也被一系列实验所证实，比如抗生素分子在修饰了纳米盔甲材料的表面吸附增重的速度明显高于未修饰该材料的表面，以及单独加入单宁酸-铁离子聚集体先吸附抗生素，再加入没有盔甲保护的益生菌，也显示出盔甲益生菌在极端环境下较高的存活率。图3 研究中使用的抗生素化学结构 在上面的体外实验证明纳米盔甲对益生菌具有保护作用，接下来就要想办法将益生菌送到肠道内。首先将盔甲益生菌用肠溶剂包裹起来，因为单宁酸和铁离子的聚集体在强酸条件下显然是会解离的（金属络合作用）。郭老师团队也用实验模拟了该过程，证明了纳米盔甲并不会影响益生菌的生长和繁殖，即使分裂后纳米盔甲也附着在益生菌的表面。并且纳米盔甲也不会减弱益生菌在肠道粘膜上的附着，因为表面的纳米盔甲同样是对粘膜具有天然附着力的多羟基结构。之后郭老师团队通过活体实验来检测他们的盔甲益生菌在大鼠体内是否同样受到保护。通过给大鼠喂食抗生素和普通益生菌或盔甲益生菌，再对比分析大鼠粪便得到的实验数据，证明了盔甲益生菌比未保护的益生菌成活率显著提高，活性有数倍的增长，更快的改善大鼠腹泻症状。 值得注意的是，他们的团队还通过生理学的分析，实验结果发现在服用盔甲益生菌后的大鼠，其血液中的炎性因子也有明显的降低，证明了盔甲益生菌对由抗生素引起的肠道失衡验证具有一定的治疗效果。益生菌要有效，除了活性以外，另一关键点是其能否黏附在肠道里停留繁殖。通过给大鼠喂食普通益生菌或盔甲益生菌，基于动物荧光活体成像技术，郭老师的团队发现喂食96小时后，喂食盔甲益生菌的大鼠比喂食普通益生菌的大鼠，肠道益生菌的数量比普通益生菌高出约30倍，证明了盔甲益生菌的停留繁衍效率更好。这项研究表明天然的多酚类化合物和铁离子形成的多孔超分子聚集体，附着在益生菌的表面形成的“纳米盔甲”可以减弱抗生素对益生菌的杀灭作用，从而提高益生菌的活性。郭老师团队用的大量实验验证，这类“纳米盔甲”可应用于多种不同的益生菌，且对多种抗生素都有一定的作用，是一种口服安全且具普适的提高益生菌活性、停留繁殖率的方法。目前，该方法已经开始工业化，并推出了商业化的产品。原文：A single-cell nanocoating of probiotics for enhanced amelioration of antibiotic-associated diarrhea - Nature Communications

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