植物單寧，又名植物多酚，是一類廣泛存在于自然界的植物生物質資源，被傳統地應用于制革工業當中?；谥参锒喾游锢砘瘜W屬性的深層次利用，構建植物多酚新型材料并應用于生物醫學、環境科學、新能源等領域，已成為生物質材料發展的重要研究方向。
近日，我院郭俊凌教授、華西第二醫院張曜耀醫生與美國哈佛大學、麻省理工大學聯合團隊，利用植物多酚在細胞界面粘附的作用特性，開發了一種細菌功能化新技術，為細菌功能強化升級與生物雜化復合體的構建提供了一種全新的策略。相關研究成果發表于國際頂級期刊《Nature Communications》（川大A-刊），并被Nature Portfolio英文版及中文版亮點報道。我院博士生潘界舟為論文的第一作者，博士后龔貴東為論文的共同第一作者，我院為該研究第一單位。該工作得到了國家海外高層次人才引進青年項目、國家自然科學基金、中國博士后基金等項目的支持。
腸道菌群在維持健康的胃腸功能和其他生理過程中起著關鍵作用。隨著這些作用機制被逐漸揭示，使用口服微生物作為疾病治療新手段和診斷新方法的應用已成為生物醫學領域的焦點方向之一。腸道菌群能夠在口腔和胃部轉運過程中存活，并在腸道中繁衍，從而對宿主產生有益的生物效應，包括對腸道病原體的抑制、調節免疫、促進營養吸收等?？股氐膹V泛使用嚴重破壞了腸道菌群的穩態，從而導致抗生素相關的腹瀉（AAD）。AAD影響了約30%的接受抗生素治療的病人，而這一副作用對一些基礎健康狀況較差的老年病人可能帶來嚴重后果。在臨床上，雖然會通過口服益生菌制劑來緩解抗生素的副作用，但由于未經保護的益生菌在患者腸道內仍然會遭受抗生素的破壞，新的菌群幾乎無法定植，因此在抗生素治療期間即使多次口服益生菌制劑往往也療效不佳。因此，通過納米材料與活細菌的結合對益生菌進行物理封裝，以彌補益生菌的先天缺陷是解決這一問題的一個行之有效的方法。
基于前期郭俊凌教授在國際金屬-多酚網絡（Metal-phenolic network）領域的相關研究（Science, 2018, 362, 813; Science Advances, 2021, 7, eabh348; Nature Nanotechnology, 2016, 11, 1105; Advanced Materials 2020, 32, 2003492; Energy Environmetal Science, 2019, 12, 607; Angewandte Cheime 2014, 53, 5546-5551; Angewandte Cheime 2019, 58, 9866），該團隊將多酚界面組裝的方法擴展應用在益生菌上，創建一種使益生菌能夠抵御抗生素傷害的平臺化技術，命名為益生菌納米盔甲（如圖1所示）。
圖1. 盔甲化益生菌的制備和腸道菌群穩態調控機理
盔甲化益生菌策略可以在革蘭氏陰性益生菌E. coli Nissle1917，革蘭氏陽性益生菌L. casei ATCC393T以及商用益生菌混合物CVS HPC表面形成一層保護殼。與天然益生菌相比，盔甲化益生菌在抗生素的作用下也維持了很好的生物活性。多酚納米盔甲是一種多孔性納米材料，其提高益生菌抗生素耐受性的機理是通過植物多酚與抗生素之間存在的多重相互作用吸附益生菌周圍的抗生素，避免益生菌受到傷害。這種保護作用即使在益生菌分裂并突破這層保護殼后仍然存在。凍干了的盔甲化益生菌也在適當條件下可以快速復蘇。把盔甲化益生菌的凍干粉末封裝在腸溶膠囊里，使得這些益生菌避免胃酸的傷害，順利遞送到腸道，并在腸道環境中定植。動物實驗表明，盔甲化益生菌在持續使用抗生素的情況下仍能成功定植于AAD大鼠的腸道，涂層能幫助益生菌在腸道的定植率提高，同時多酚還發揮了抗炎抗氧化的功效，以上功能的協同作用有效改善了AAD大鼠的生理狀況。該工作使用FDA批準的食品添加劑作為主要材料，解決了同時服用抗生素與益生菌所導致的益生菌定植不良的臨床現實問題，具有較大的應用前景。
論文全文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-29672-z。
四川大學主頁也對該工作進行了宣傳報道：https://www.scu.edu.cn/info/1207/21803.htm。
