综述:精准疾病治疗的挑战之路:定制化口服纳米装甲益生菌

【字体: 时间:2025年02月10日 来源:Journal of Nanobiotechnology 10.6

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  这篇综述系统阐述了纳米载体技术如何通过构建"纳米装甲"(nano-armor)提升益生菌(probiotics)在胃肠道(GIT)中的存活率与定植效率,实现精准疾病治疗。作者创新性提出"益生菌肠道纳米装甲定植"概念,详细分析了无机/聚合物/脂质/复合纳米载体(MOFs/PLGA/SiO2)的封装策略,及其在抗肿瘤(TME调控)、抗肥胖(5-HT调节)、抗炎(IBD治疗)等领域的应用,为突破传统益生菌疗法的生理屏障限制提供了纳米生物技术解决方案。

  

精准疾病治疗的新范式:纳米装甲益生菌

益生菌治疗的困境与突破

传统益生菌在穿越胃酸(pH<2)和胆汁盐的严酷环境时存活率不足1%,且面临肠道固有菌群的竞争排斥。纳米载体技术通过构建物理屏障和靶向递送系统,将益生菌存活率提升280倍。其中,Fe/C基单原子纳米酶(B-SA)与双歧杆菌的复合物能在炎症部位特异性释放,而SiH@TPGS-PEI双层结构可实现pH响应性氢分子控释。

纳米装甲的四大技术路线

无机纳米载体:金纳米颗粒(Au NPs)通过表面多糖修饰增强肠道粘附;二氧化硅纳米粒(SiH)在肠碱性环境下自降解;量子点(MQDs/FeS)异质结展现抗菌/抗氧化双功能。聚合物载体:壳聚糖-海藻酸钠(CS-SA)水凝胶实现超声驱动的肿瘤穿透;聚多巴胺(PDA)涂层赋予免疫调节活性。脂质体系统:SLN包裹的乳酸菌在结肠部位释放率达91%。复合载体:ZnO-zein-果胶三层微囊同步解决胃酸抵抗和菌群竞争问题。

疾病治疗的精准化应用

肿瘤治疗:工程化EcN@Fe-TA@mGN通过竞争性消耗葡萄糖/乳酸抑制肿瘤代谢;L.reuteri分泌的吲哚-3-甲醛(I3A)可激活CD8+T细胞。代谢疾病:LG2055菌株纳米胶囊使肥胖模型鼠的脂肪细胞体积缩小40%,血清瘦素下降62%。抗感染:Bacillus@CaCO3矿化涂层在模拟胃液中保持100%活性,而游离菌2小时内完全失活。

技术挑战与临床转化

当前面临三大瓶颈:1)纳米材料-菌体界面相互作用机制不明确;2)大规模生产时包封率波动(45-92%);3)个体化菌群差异影响疗效稳定性。最新解决方案包括微流控高通量封装(105颗粒/分钟)和代谢标记-点击化学(click chemistry)靶向定植技术。值得注意的是,EcN-pE(C/A)2在IBD患者Ⅱ期临床试验中使临床缓解率提升2.3倍。

未来发展方向

脑肠轴调控成为新热点,L.rhamnosus GG@Au NPs可通过迷走神经途径改善抑郁症状。而"活性-无机"杂化系统(如CaWO4微凝胶)既能抑制致病菌又促进益生菌定植,代表下一代智能菌群调控技术的发展方向。需要强调的是,所有技术开发必须遵循QbD(质量源于设计)原则,平衡疗效与纳米材料生物相容性。

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