综述：工程化封装活菌在先进医疗管理中的应用

（编辑推荐）本综述系统阐述了利用生物聚合物构建保护性外壳的工程化封装活菌策略（engineered encapsulated live bacteria），重点探讨pH响应型、酶响应型和活性氧（ROS）响应型材料在肠道治疗、肿瘤管理和创面修复中的应用优势，为突破传统细菌疗法的免疫排斥和靶向性不足提供了创新解决方案。

　　

Abstract

细菌疗法作为肠道治疗、肿瘤学和创面管理的潜在替代方案正引发关注。然而胃酸、胆汁盐和免疫细胞等体内环境严重阻碍外源益生菌定植。最新研究表明，通过生物聚合物在细菌表面构建保护壳的工程化封装策略（bioencapsulation）能显著提升细菌存活率，其整合多菌种协同、智能响应材料（如ROS/pH/酶响应材料）和按需封装技术的特点，在精准靶向、快速免疫激活等方面展现出突破性优势。

Introduction

细菌在人类健康中扮演双刃剑角色，既是病原体又是治疗剂。肠道益生菌通过宿主细胞互作维持微生态平衡，其代谢产物可修复上皮屏障并缓解炎症；肿瘤治疗中，工程化细菌通过分子识别靶向肿瘤细胞（如分泌抗肿瘤代谢物）；创面管理领域，益生菌通过营养竞争和抗菌物质分泌促进愈合。但外源细菌面临胃酸侵蚀、免疫清除和定植效率低等挑战，促使封装技术（encapsulation strategies）成为研究热点。

Encapsulating materials for engineered bacteria fabrication

理想封装材料需具备生物相容性、环境响应性和稳定性三重特性：

• pH响应材料：如海藻酸盐（alginate）在肠道pH梯度下可控释放菌群

• ROS响应材料：聚硫醚（polythioether）在肿瘤高ROS微环境中触发药物释放

• 酶响应材料：明胶（gelatin）被基质金属蛋白酶（MMP-2/9）降解实现创面精准投递

Encapsulating strategies for engineering bacteria

纳米纤维包裹（nanofiber encapsulation）和微流控成型（microfluidic molding）是两大主流技术：前者通过静电纺丝构建三维保护网络，后者利用液滴生成技术实现单菌封装。实验显示，双层壳结构（inner alginate/outer chitosan）能使细菌胃酸存活率提升300%。

Engineering bacteria for advanced healthcare applications

• 肠道治疗：封装双歧杆菌（Bifidobacterium）使溃疡性结肠炎模型炎症因子IL-6降低62%

• 肿瘤治疗：搭载5-FU的工程化大肠杆菌（E.coli Nissle 1917）使肿瘤体积缩小55%

• 创面修复：负载乳酸菌（Lactobacillus）的ROS响应水凝胶加速糖尿病创面愈合速率达2.3倍

Future prospects

当前挑战集中于大规模生产的标准化和体内长期安全性评估。新兴趋势包括：人工智能辅助材料设计、基因编辑（CRISPR-Cas9）与封装技术的联用，以及活菌-电子设备跨界融合（biohybrid systems）。

Conclusions

工程化封装活菌技术通过"材料-细菌-微环境"三方协同，正推动细菌疗法从经验性应用向精准医疗范式转变，其临床转化将重塑传统药物治疗格局。