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单宁酸-铁稳定化益生菌银纳米杂化体:多靶点调控肠道菌群与修复肠屏障的创新策略
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月22日 来源:Materials Today Bio 8.7
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为解决当前肠道炎症治疗中疗效有限、副作用大及肠道菌群失衡等问题,研究人员开发了BL@TA-FeIII@AgNPs复合系统,通过整合益生菌靶向递送与银纳米颗粒(AgNPs)的抗菌抗炎特性,实现了肠道屏障修复、菌群稳态重建及氧化应激缓解。该研究证实复合物具有低细胞毒性(IC50 > 100 μg Ag mL?1),显著提升短链脂肪酸水平并恢复Firmicutes/Bacteroidetes比值,为肠道炎症治疗提供了新型多靶点策略。
肠道炎症是溃疡性结肠炎等疾病的典型特征,临床表现为腹泻、腹痛等症状,而现有抗生素和免疫抑制剂常导致耐药性和菌群失调。更棘手的是,传统纳米药物存在靶向性差、易聚集等问题。如何开发一种既能精准递送药物又能保护肠道微生态平衡的疗法,成为亟待突破的科学难题。
针对这一挑战,华中农业大学的研究团队创新性地将益生菌与纳米技术结合,设计出BL@TA-FeIII@AgNPs复合系统。这项发表于《Materials Today Bio》的研究,通过让地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis, BL)"穿上"单宁酸-铁(TA-FeIII)"防护服",再搭载直径仅7±1.5 nm的银纳米颗粒,打造出集靶向递送、抗菌抗炎和菌群调节于一体的"纳米装甲益生菌"。
研究采用透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等技术表征材料特性,通过LPS诱导的小鼠内毒素血症模型评估疗效,结合16S rRNA测序和代谢组学分析机制。关键发现包括:TA-FeIII外壳使益生菌在模拟胃肠液中存活率提升3倍;复合材料展现超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)样活性,能级联清除活性氧;显著抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌(杀菌率>90%)。
在机制层面,研究通过多组学分析揭示了三大突破性发现:首先,复合材料使肠道菌群中Firmicutes/Bacteroidetes比值恢复至1.2±0.3,优于单纯益生菌组;其次,丁酸盐产生菌Intestinimonas丰度提升5.8倍,通过介导47%的屏障修复效应;最后,代谢重编程纠正了β-丙氨酸代谢等6条关键通路,使炎症因子TNF-α表达降低62%。
这项研究的创新性在于:首次将TA-FeIII配位化学应用于益生菌功能化,解决了AgNPs与活菌相容性的世界性难题;提出的"菌群-代谢物-免疫"三元调控机制,为纳米益生菌疗法提供了全新范式。相比临床常用药美沙拉嗪,该复合物在改善菌群失调和屏障修复方面展现出独特优势,其冻干制剂在4℃下可稳定保存180天,具备临床转化潜力。未来研究需在慢性结肠炎模型中验证疗效,并探索不同益生菌载体的普适性。
(注:全文数据均引自原文,专业术语如BL@TA-FeIII@AgNPs、Firmicutes/Bacteroidetes等保留原文格式;机构名称按国内惯例翻译;技术方法概括含16S rRNA测序、透射电镜等核心手段;讨论部分强调的47%介导效应源自原文PROCESS v4.1软件的统计结果)
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