炎症性肠病(IBD)是一类高发的慢性胃肠道疑难病症,核心病理特征为肠道持续性炎症反应,病程迁延且易反复。该疾病会持续破坏肠道黏膜组织结构,造成肠道屏障功能缺损、通透性异常升高,同时引发肠道微生物群落结构紊乱、有益菌丰度下降,严重影响消化系统稳态与机体健康,目前临床根治难度较大。现阶段IBD传统治疗方案以抗炎药物干预、益生菌补充为主,但临床应用中仍存在诸多短板。一方面,病灶部位过量积累的活性氧(ROS)会引发剧烈氧化应激反应,持续加重肠道黏膜损伤与炎症浸润;另一方面,单一口服益生菌极易被胃酸、胆汁破坏,难以在肠道病灶有效定植增殖,生物利用度极低,最终导致整体治疗效果有限,无法实现高效、长效的疾病干预效果。
针对现有技术的瓶颈,本研究以天然螺旋藻(Spirulina platensis)为生物载体,构建了一种兼具动力性能、抗氧化活性与菌群调控功能的口服生物杂化微纳米机器人SP@LP@AuCe。研究选用植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)为功能益生菌,通过AuCe双金属纳米酶对其进行功能修饰,依托螺旋藻独特的生物结构与理化性能,实现多功能单元的高效整合。该创新结构充分发挥各组分的协同优势:螺旋藻作为天然光合微载体,可通过光合作用持续产氧,改善肠道缺氧的炎症微环境,同时依靠自身螺旋结构为微纳米机器人提供自主推进动力,提升其肠道病灶靶向富集能力;AuCe双金属纳米酶具备优异的类酶活性,可高效清除病灶部位过量ROS,缓解氧化应激损伤,从源头抑制炎症级联反应;负载的植物乳杆菌可稳定定植于肠道,精准调控紊乱的肠道菌群结构,修复肠道微生态平衡。

本研究通过DSS诱导的小鼠炎症性肠病模型开展体内疗效验证,实验结果表明,SP@LP@AuCe微纳米机器人可有效抑制肠道炎症发展,显著修复受损的肠道黏膜屏障,重塑肠道微生物稳态,展现出优异的体内治疗效果与生物安全性。该研究创新性地将微藻生物动力系统、益生菌菌群调控功能与纳米酶抗氧化抗炎特性集成于一体,突破了传统疗法药物利用率低、功能单一、定植效果差的技术难题。通过多模态协同抗炎、靶向病灶修复、原位调控菌群的一体化作用机制,大幅提升了肠道疾病的治疗效率,为炎症性肠病及相关肠道微生态紊乱疾病的靶向治疗提供了新型、高效的技术策略与广阔的应用前景。
原文链接:A Microalgae-Probiotic-Nanozyme Robot for Alleviating Intestinal Inflammation and Microbiota Dysbiosis