《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》：Engineering Electrospun Living Nanofibers for Oral Therapeutics
编辑推荐：
•活体纳米纤维在保持活性和生物活性的同时，实现可控释放。•电纺技术为高级生物医学应用提供了多功能平台。•通过口服递送的细菌疗法可实现局部化、持续性的治疗作用。引言活体系统及其生物活性衍生物已成为治疗领域的一个引人注目的新前沿，尤其在胃肠道（GI）健康方面，宿主与其定殖微生物群
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活体纳米纤维在保持活性和生物活性的同时，实现可控释放。
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电纺技术为高级生物医学应用提供了多功能平台。
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通过口服递送的细菌疗法可实现局部化、持续性的治疗作用。
引言
活体系统及其生物活性衍生物已成为治疗领域的一个引人注目的新前沿，尤其在胃肠道（GI）健康方面，宿主与其定殖微生物群之间的相互作用构成了广泛的病理条件的基础 [1]、[2]、[3]。活体微生物，以及非活体但具有生物活性的实体（包括噬菌体、细胞外囊泡、后生元以及微生物代谢产物），能够通过常规药理学难以复制的机制调节复杂的主机-微生物组相互作用。工程化活体材料（ELMs）代表了一种新兴的生物医学平台，其中活细胞被整合到基质或支架中，这得益于合成生物学与生物工程和的组织工程既有原则的融合 [4]。与通常通过明确的受体-配体相互作用发挥作用的有小分子药物不同，ELMs通过动态的、依赖于背景的过程发挥作用，包括对肠道环境的代谢重编程、对病原体的竞争性排斥、免疫调节以及靶向抗微生物作用，其效果本质上与递送制剂和宿主的生物状态密切相关 [1]、[5]、[6]。这种功能复杂性提供了巨大的治疗潜力，但也引入了巨大的挑战。其中最主要的是固有的生物不稳定性、在制造、储存和胃肠道转运过程中遇到的环境压力敏感性，以及难以实现递送和活性的精确时空控制。因此，对这些相互作用的透彻机制理解不仅具有学术意义，更是将活体疗法从实验室推向临床的先决条件 [5]。
与此同时，电纺聚合纳米纤维及相关纳米结构材料已成为药物递送领域的多功能平台，引起了广泛关注，这得益于其高比表面积、可调节的孔隙率和形貌、易于功能化以及单一结构中整合多种功能组分的能力 [7]、[8]、[9]。这些特性使纳米纤维架构特别适合设计能够进行可控、持续或刺激响应性释放的高级递送系统。然而，该领域历来集中于化学稳定小分子或大分子的封装与释放，其中保持分子完整性即可维持治疗功能 [10]。将这些系统扩展至容纳具有生物活性和活性的实体，引入了一组性质不同的设计约束，对传统范式构成了挑战 [11]、[12]、[13]。对化学有效载荷可耐受的加工条件——如溶剂暴露、热应力、机械力和干燥——对于生物实体而言可能是致命的或功能性不稳定的。纳米纤维要弥合这两个领域之间的鸿沟，需要实现从被动、释放导向的递送向主动、保持功能的转变，即在制造、储存和部署过程中保护生物货物 [14]。
在此背景下，活体与非活体成分的汇聚推动了混合平台的发展，其中材料组成、纤维架构和表面化学经协同设计，不仅保护敏感货物免受理化损伤，还能在宿主体内主动调节其行为 [15]、[16]。胃肠道对此提出了尤为严峻的挑战，因为口服给药系统必须耐受胃部的酸性和蛋白水解环境，穿过向碱性小肠的过渡，抵抗酶解，并最终在特定的解剖部位释放功能性治疗剂。纳米纤维系统提供了独特的机遇来应对这些挑战，包括通过区室化纤维结构、pH或酶响应性基质、黏附涂层以及多层架构来在空间上组织和序贯部署活体及生物活性剂 [17]。
本综述全面概述了电纺纳米纤维材料设计与活体/生物活性治疗系统在胃肠道应用交叉领域的最新进展。文章探讨了靶向肠道微环境的生物学依据、用于稳定并递送敏感货物的材料策略、目前阻碍临床转化的关键局限性以及该领域的未来展望。贯穿全文的核心论点是：实现有意义的进展需要将材料科学与生物功能深度融合，超越惰性化合物的封装，迈向能够维持和引导生命的平台。
章节摘要
操作性定义与概念范围
本文将活体纳米纤维（LNs）定义为封装了具有活力的微生物、从而实现其可控释放和原位治疗作用的纳米纤维系统。它们处于材料科学与生物工程的交叉领域，因为LNs不仅仅是被动的载体，而是经过工程设计的平台，其中材料设计与生物功能实现了协同整合与协同优化（图1）。在材料科学层面，纤维基质决定了何时、何地以及在何种条件下
电纺基本原理：工艺与关键参数
电纺是一种通用且具有规模化生产潜力的加工技术，无需复杂的后处理或纯化步骤即可制备亚微米级纤维。其相对简单性结合纤维毡的结构和功能可调节性，使其成为生物医学领域广泛采用的平台。电纺纳米纤维具有高比表面积、高孔隙率与互连孔隙网络，以及细胞外
迈向基于LNs的口服递送系统——克服胃肠道屏障
LNs的设计原理和性能受给药途径的显著影响，口服递送代表了最具吸引力但也最具挑战性的策略之一。口服给药尤其具有吸引力，因为它方便、无创，且通常能提高患者依从性，同时特别适合设计为在胃肠道内局部发挥作用的疗法。然而，治疗剂的成功口服递送需要
活体纳米纤维的生物医学应用
本部分讨论了将LNs应用于口服递送中的生物医学系统所面临的主要挑战，尤其聚焦于微生物组恢复和治疗。近期先进生物材料的研究实例展示了为可控释放后黏附及定殖促进而设计的多样化动态策略。
活体纳米纤维口服治疗系统的当前挑战与未来展望
LNs是在材料科学、合成生物学和药物递送交叉领域具有前景的平台，用于开发口服治疗制剂。成功的临床转化要求在制造、长期储存和胃肠道转运过程中同时保持生物货物的活力和功能，同时实现可重复的、位点特异性释放以及与宿主体内环境的有效相互作用。这些相互关联的需求使LNs具有显著区别
CRediT作者贡献声明
Melanie N. Ferrace：撰写——初稿、概念化。Guadalupe Rivero：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿。Florencia Montini-Ballarin：撰写——初稿。Gustavo Abel Abraham：撰写——审阅与编辑、监督、获取研究资金、概念化。Judith Bruyère：撰写——初稿。Diego Cattoni：撰写——审阅与编辑、获取研究资金、概念化。Horacio Cabral：撰写——审阅与编辑、获取研究资金。
未引用参考文献
[144]、[145]、[146]、[147]、[148]、[151]。
利益冲突声明
作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文所报告的工作。
致谢
本研究由欧盟"地平线欧洲"研究与创新计划下的玛丽·斯克洛多夫斯卡-居里行动人员交流项目（THERABOT，"用于肿瘤治疗的疗法细菌生物杂合体"）资助，项目编号101182953，阿根廷国家科学和技术研究委员会（CONICET）PIP 2023-0349以及日本学术振兴会（JSPS）核心-to-核心项目资助。JB由法国研究部博士奖学金支持。D.I.C.感谢法国国家卫生研究院（INSERM）、蒙彼利埃大学（BIM）、ITMO癌症项目（PCSI计划）的资助支持
M.N. Ferrace|F. Montini Ballarin|G. Rivero|J. Bruyère|H. Cabral|D.I. Cattoni|G.A. Abraham
