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    上海交大劉盡堯研究員團隊《Adv. Mater.》:活體藥物智能遞送新策略 - 給細菌穿上一件多功能高分子外衣
    2021-03-06  來源:高分子科技

      人體腸道內存在大量的細菌,它們對維持正常代謝和免疫及生理平衡發揮著關鍵作用,大數據分析顯示多種疑難雜癥,包括代謝疾病、炎癥、神經退行性疾病、甚至腫瘤,它們的發病機制、進展和治療均與腸道菌群組成相關。對腸道菌群進行有效調節意義重大,因為菌群穩態的維持不僅有利于預防相關疾病的發生發展,還能輔助甚至主導這些疾病的臨床治療及預后。通過口服途徑將有益細菌遞送至腸道是一種簡便又行之有效的腸道菌群調節方法,但面臨胃酸和膽汁酸破壞導致的口服利用度低、腸道定殖抵抗、缺乏定植選擇性等問題。


      對細菌進行改造是解決這些問題的可行方法。與傳統生物學改造比如基因工程或合成生物學手段不同,劉盡堯課題組2019年提出一種細菌的材料化學改造方法,即對細菌進行表面涂層。涂層的引入不僅能產生物理屏障影響細菌與外界的交流進而其生物學行為,同時還能引入與涂層材料相關的外源性功能。在此基礎上,通過改變涂層材料的結構,可以使涂層細菌產生具有抵抗外界苛刻條件、降低機體免疫清除、增加腸道表面黏附、臨時失活與按需復活等獨特生物學行為和功能(Nat Commun 2019, 10, 3452; Nat Commun 2019, 10, 5783; Adv Mater 2020, 32, 1906870; Nat Commun 2020, 11, 4502; Sci Adv 2020, 2020, 6, eabb1952; Adv Mater 2020, 2002406)。


      為了對細菌表面進行多功能性修飾,進而實現細菌的靶向遞送,提高細菌生物療法的效果,近日該團隊在Advanced Materials20212007379發表一項最新研究進展,報道了一種聚合介導的細菌表面多功能化修飾策略和細菌藥物智能遞送的新方法。作者通過在多巴胺沉積聚合過程中加入相應的功能性小分子或聚合物使其和多巴胺共同涂層到細菌表面,給細菌穿上一層多功能外衣。通過多巴胺聚合,可以在不同材料表面形成聚多巴胺涂層,是一種便捷的材料表面改性方法。鑒于此,聚合介導的細菌表面多功能化修飾策略適應于其他細胞表面的多功能化改造。作者進一步驗證了該方法在改造真菌(酵母)、真核細胞(Hela cell)表面的普適性。



      作者進一步通過在多巴胺聚合過程中加入少量的殼聚糖,使益生菌表面穿上了一件聚多巴胺和殼聚糖共沉積涂層外衣。涂層益生菌在口服遞送過程中,不僅能夠有效抵抗胃液和膽汁酸的侵蝕而提高益生菌的口服生物利用度,還能借助涂層中殼聚糖的靶向能力增強其在腸炎病灶部位的富集,從而顯著提高益生菌療法在腸炎治療中的效果。在DSS誘導的小鼠動物模型中,相比未涂層、聚多巴胺涂層、及臨床藥物水楊酸,共沉積涂層細菌在炎癥緩解方面取得了更優的效果。聚合介導的活細胞表面多功能化修飾策略為制備細菌介導的智能生物制劑提供了一種重要的手段,并有望進一步推動益生菌療法的轉化應用。



      原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202007379

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