我国学者在Advanced Science发表关于益生菌的重要成果

　　近日，中山大学化学院、附属第六医院和附属第八医院研究人员在国际期刊《Advanced Science》发表了题为“Probiotic-Enhanced Porous Bio-Hybrids with Inflammatory Targeting, ROS Scavenging, and Long-Term Drug Release for Ulcerative Colitis Treatment”的研究性论文。

　　多孔纳米材料因其高比表面积、可定制的孔结构以及优异的载药能力，在生物医学应用中引起了广泛关注，尤其在抗炎和抗癌治疗领域。这些结构优势使其成为解决复杂炎症性疾病的潜在候选材料，特别是溃疡性结肠炎（UC）—— 这是一种常见的炎症性疾病，其特征为肠道上皮屏障完整性受损和肠道菌群失调。溃疡性结肠炎的发病机制涉及过度的免疫激活，表现为活性氧（ROS）和促炎介质水平升高。多孔纳米材料丰富的吸附位点和表面活性使其能够有效清除活性氧，而其发达的孔结构则有助于实现治疗药物的靶向递送，从而修复黏膜屏障功能。然而，胃肠道环境的动态复杂性（包括 pH 值波动、蠕动运动以及黏膜屏障阻力）对传统多孔纳米材料构成了重大挑战，使其难以在肠道炎症部位实现靶向聚集。此外，这些材料在到达靶部位前，往往会出现生物活性物质的非特异性扩散或过早泄漏。因此，通过各种功能修饰开发新型多孔纳米复合材料，使其协同整合炎症靶向能力、活性氧清除功能和药物控释特性，已成为解决溃疡性结肠炎治疗瓶颈的关键策略。
 

　　多孔纳米材料的功能修饰在平衡多孔结构保留与治疗功效增强方面存在固有的挑战。例如，应用黏膜黏附性聚合物涂层可通过配体 - 受体相互作用提高肠道靶向效率。然而，这类策略往往会因孔隙堵塞（如修饰后比表面积减少 84%）或活性位点掩盖而破坏材料固有的多孔结构，导致其发达的孔隙无法得到充分利用。再如，水凝胶包裹的多孔纳米复合体系通过物理包埋提高了在病灶处的滞留能力，但其黏弹性基质可能会改变纳米材料功能性多孔骨架与肠黏膜之间的界面相互作用。此外，当前大多数修饰策略仅侧重于单一功能的提升，难以应对溃疡性结肠炎（UC）的多因素发病机制，因此需要同时实现靶向性、药物的持续释放以及微环境调节。这一困境促使人们将目光投向益生菌驱动的解决方案，相较于传统的基于抗体 / 配体的靶向方法，该方案具有双重优势。例如，大肠杆菌 Nissle 1917（EcN）固有的炎症趋化性可克服传统配体的脱靶风险，且其生物活性能够协同调节病灶微环境。因此，构建具有炎症靶向、长效释药及微环境调节特性的多功能 EcN 整合纳米复合材料，成为溃疡性结肠炎治疗领域的一种革新性方法。
 

　　在此，我们通过一种简便的化学修饰方法，成功开发出一种新型益生菌增强型多孔生物杂化物，该杂化物具有优异的炎症靶向能力、活性氧清除能力和长效药物释放性能（图 1）。具体而言，我们通过表面引发原子转移自由基聚合（SI-ATRP），将聚丙烯酰胺（PAM）侧链接枝到微孔纳米球（xPCMS）上，得到了 hairy 微孔聚合物纳米球（xPCMS-g-PAM，记为 xPAM）。通过简单的物理吸附加载抗炎药物 5 - 氨基水杨酸（5-ASA）后，载药 xPAM（xPAM@ASA）的氨基通过偶联反应与益生菌 EcN 表面的羧基相连，最终获得益生菌增强型多孔生物杂化物（E-xPAM@ASA）。EcN 固有的炎症归巢能力使 E-xPAM@ASA 能够靶向富集，从而显着提高其在肠道病灶处的滞留量。同时，xPAM@ASA 发达的多孔结构使 E-xPAM@ASA 能够有效清除活性氧，并持续释放 5-ASA，进而调节炎症部位的微环境。得益于上述特性，在葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的溃疡性结肠炎小鼠模型中，我们研发的多功能生物杂化物展现出促进组织修复和调节微环境的显着效果。本研究提出的理念和所得结果，有望为纳米材料的精准递送及肠道疾病的治疗提供一种先进策略。