微藻与锌-多酚复合物功能化的海藻酸口服微球，用于炎症性肠病的协同治疗

《Biomaterials Advances》：Microalgae and zinc-polyphenol networks functionalized alginate oral microspheres for synergistic treatment of inflammatory bowel disease

　　

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  一种分层的SP@QZnNPs@SA微球被开发用于治疗炎症性肠病（IBD）
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  螺旋藻作为一种天然的“特洛伊木马”载体，能够增强在结肠中的滞留
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  QZnNPs可以清除活性氧（ROS），并使巨噬细胞向抗炎状态极化
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  这种口服微球可以恢复上皮屏障的完整性，并有益地调节肠道微生物群

引言

溃疡性结肠炎和克罗恩病统称为炎症性肠病（IBD），是一种持续反复发作的胃肠道疾病。其发病机制涉及遗传因素、免疫反应、肠道微生物群和外部环境之间的复杂相互作用 [1]、[2]、[3]。该病的特点是上皮屏障受损、肠道微生物群失衡以及过度的免疫氧化应激，这些因素共同导致炎症和组织损伤 [4]、[5]、[6]、[7]。传统的治疗方法，包括氨基水杨酸盐、皮质类固醇、免疫抑制剂和生物制剂，主要针对免疫抑制，但往往无法恢复屏障完整性或重新平衡肠道微生物群 [8]、[9]。口服给药因患者依从性较好而受到青睐；然而，治疗药物在胃中容易被降解，在结肠中的积累有限，且可能引起全身性副作用，这凸显了需要多功能、靶向结肠的递送平台 [10]、[11]、[12]、[13] 的必要性。

天然微藻因其生物相容性、结构多样性和内在生物活性而成为有前景的生物活性载体 [14]、[15]。螺旋藻（SP）是一种被普遍认为安全的微藻（GRAS），其螺旋状微结构有助于黏附和在结肠中的长期滞留 [16]、[17]。除了作为载体外，SP还具有益生元作用，能够在到达结肠后调节肠道微生物组成并支持有益菌群 [18]。这些特性使SP能够作为一个活的“特洛伊木马”，在一个平台上同时实现有效载荷的保护、定点释放和活性微生物组的调节。

为了实现对IBD的全面干预，必须结合能够缓解氧化应激和支持上皮屏障修复的生物活性成分。槲皮素是一种天然黄酮类化合物，可以清除活性氧（ROS）并抑制炎性小体的激活 [19]、[20]；而Zn²⁺ 可以通过激活AKT通路来支持上皮细胞的存活和紧密连接的形成 [21]。然而，槲皮素和锌的共同给药受到槲皮素溶解度低和化学稳定性差以及Zn²⁺生物利用度低和分布非特异性的限制。将它们整合到槲皮素-Zn²⁺纳米颗粒（QZnNPs）中，可以确保同步释放、提高稳定性，并增强在炎症结肠部位的局部有效性。我们假设，一种含有螺旋藻和锌-槲皮素多酚网络的藻酸盐基口服微球可以协同作用，缓解炎症性肠病中的肠道屏障损伤、氧化应激和肠道微生物群失调。

装载了QZnNPs的SP进一步被封装在pH响应性的海藻酸盐微球（SA）内，形成了分层口服平台SP@QZnNPs@SA（图1）。外层的SA壳在胃中保护有效载荷，并在结肠pH值下释放，实现定位释放 [22]。SP核心层可以延长在黏膜中的滞留时间并主动调节微生物群。从概念上讲，这个多阶段系统旨在发挥三种功能：恢复上皮屏障完整性、缓解氧化应激和调节肠道微生物群，为IBD的治疗提供一种整体方法。这种受大自然启发的平台展示了将活微藻载体与多功能纳米颗粒结合的口服递送策略，强调了其在临床转化方面的潜力。

章节摘录

材料

海藻酸盐（SA，粘度：200 ± 20 mPa·s（25°C），壳聚糖寡糖（COS，纯度：98%，脱乙酰度：90.5%）购自上海麦克林生化有限公司。COS的分子量通过凝胶渗透色谱法（GPC）测定，得到平均分子量（Mw）为1887 Da。

槲皮素（Que，97%），ZnSO₄（99%），甲醇（99.5%），CaCl₂（96%），戊二醛（25%），2,2-二苯基-1-吡啶肼（DPPH）

SP@QZnNPs@SA的制备与表征

QZnNPs通过在PBS缓冲液中通过配位驱动的自组装成功制备，其中Zn²⁺来自ZnSO₄，槲皮素作为配体。扫描电子显微镜（SEM）显示纳米颗粒具有均匀的菱形形态（图1a），能量 dispersive spectroscopy（EDS）元素分析确认C、O和Zn在纳米颗粒内部的均匀分布（图1b），表明形成了结构稳定的配位框架。动态光散射（DLS）分析显示其水动力直径约为255 nm（图1c）。

结论与讨论

总之，我们开发了一种受自然界启发的多阶段口服微球系统SP@QZnNPs@SA，用于协同干预炎症性肠病。在该平台上，螺旋藻既作为一种黏附载体，延长QZnNPs在结肠中的滞留时间并增强其在炎症部位的局部积累，同时也作为一种益生元，能够主动调节肠道微生物群。装载了QZnNPs的SP核心进一步被封装在...

CRediT作者贡献声明

杜宇希：撰写——初稿、方法学、研究。 周增娜：软件、数据管理。 欧阳晓坤：撰写——审稿与编辑、监督、资源协调、项目管理、资金筹集。 王楠：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理、资金筹集、概念化。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

本项目得到了中国国家重点研发计划（2022YFE0139800）、浙江省基本公共服务研究计划（LMRY26H180001）和宁波市公益研究计划重点项目（2023S032）的财政支持。