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針對(duì)上述問題，浙江大學(xué)鮮于運(yùn)雷團(tuán)隊(duì)以天然螺旋藻（SP）為微納機(jī)器人骨架，將攜帶金鈰納米酶（AuCe）的益生菌植物乳桿菌（LP）共組裝成口服遞送系統(tǒng)SP@LP@AuCe。該微納機(jī)器人利用SP的螺旋形態(tài)、生物相容性和葉綠素自發(fā)熒光，實(shí)現(xiàn)胃酸保護(hù)、炎癥部位長(zhǎng)時(shí)滯留及實(shí)時(shí)成像；同時(shí)AuCe清除ROS、保護(hù)益生菌活性，LP重塑菌群并誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向抗炎表型極化，協(xié)同修復(fù)腸屏障、抑制炎癥因子，最終恢復(fù)腸道微生態(tài)平衡，為IBD的精準(zhǔn)與個(gè)性化治療提供了新平臺(tái)。該文章于2025年8月5日以《A Microalgae-Probiotic-Nanozyme Robot for Alleviating Intestinal Inflammation and Microbiota Dysbiosis》為題發(fā)表于《Advanced Materials》（DOI：: 10.1002/adma.202508754）。

研究示意圖

（1）SP@LP@AuCe的合成與表征

AuCe納米酶呈核-殼球形，平均直徑22 nm（圖1a）。LP@AuCe生物復(fù)合體中，AuCe均勻分布于LP表面，C、N、O、P、Au、Ce元素共定位（圖1b–d）。50 μg mL?1 AuCe與10? CFU mL?1 LP為最佳配比，該條件下LP生長(zhǎng)曲線與對(duì)照無差異，表明AuCe對(duì)菌活性影響可忽略（圖1e）。SP@LP@AuCe顯微呈綠色，自發(fā)紅色熒光；FITC-LP（綠）與SP（紅）共定位，證實(shí)復(fù)合體形成（圖1f–i）。UV–vis、FTIR光譜顯示SP光學(xué)性質(zhì)及結(jié)構(gòu)保持不變（圖1j,k）。動(dòng)態(tài)光散射測(cè)得AuCe、LP、LP@AuCe、SP、SP@LP@AuCe水合粒徑依次為20.91 nm、1.64 μm、2.04 μm、4.59 μm、5.25 μm；ζ電位-38.64 mV（SP）與4.58 mV（LP@AuCe）證實(shí)靜電吸附（圖1l,m）。AuCe對(duì)LP包覆率95.04%，LP@AuCe對(duì)SP包封率64.45%。SP@LP@AuCe對(duì)O???清除率>60%，H?O?分解活性最高，協(xié)同SP自身抗氧化組分，總體SOD-與CAT-樣活性優(yōu)于AuCe單獨(dú)體系（圖1n,o）。

圖1 SP@LP@AuCe的表征。（a）AuCe的TEM圖像；（b）LP@AuCe的TEM圖像；（c）LP@AuCe的SEM圖像；（d）LP@AuCe的HAADF-STEM圖像及元素分布圖；（e）LP與LP@AuCe的生長(zhǎng)曲線；（f）SP的明場(chǎng)圖像；（g）SP的熒光圖像；（h）SP@LP@AuCe的SEM圖像；（i）SP@LP@AuCe的CLSM圖像；（j）LP、SP、AuCe、LP@AuCe與SP@LP@AuCe的UV–vis光譜；（k）LP、SP、AuCe、LP@AuCe與SP@LP@AuCe的FTIR光譜；（l）AuCe、LP@AuCe、SP與SP@LP@AuCe的水合粒徑；（m）AuCe、LP@AuCe、SP與SP@LP@AuCe的ζ電位；（n）AuCe、LP@AuCe、SP與SP@LP@AuCe的SOD活性；（o）AuCe、LP@AuCe、SP與SP@LP@AuCe的CAT活性

（2）SP@LP@AuCe 的環(huán)境耐受性和體內(nèi)生物分布

SP@LP@AuCe經(jīng)SGF、SIF、SCF處理后保留>80%原始SOD-及CAT-活性（圖2a–f）；SP形態(tài)未變，SEM證實(shí)螺旋結(jié)構(gòu)完整，LP與AuCe仍附著其表面（圖2g）。經(jīng)上述模擬液孵育后，SP@LP@AuCe內(nèi)LP存活率顯著高于LP及LP@AuCe組（圖2h–k）。在氧化應(yīng)激條件下，LP@AuCe清除ROS并協(xié)同SP提升LP存活與增殖（圖2l–n）。DLS及ζ電位在模擬液前后幾乎不變，表明整體穩(wěn)定性（圖2o）。體內(nèi)熒光成像顯示SP@LP@AuCe口服后1 h達(dá)峰，24 h清除；離體成像示30 min在胃、4 h至回腸/盲腸/結(jié)腸、8 h開始減弱，心肝脾肺腎膀胱無信號(hào)（圖2p）。FITC標(biāo)記顯示SP@LP@AuCe較游離FITC-LP在小腸保留時(shí)間更長(zhǎng)，8 h仍可見，24 h微弱；菌落計(jì)數(shù)證實(shí)8 h結(jié)腸LP留存量顯著升高。

圖2 SP@LP@AuCe的環(huán)境耐受與體內(nèi)分布。（a–c）AuCe、LP@AuCe、SP及SP@LP@AuCe在SGF、SIF、SCF中的SOD活性；（d–f）同組樣品在上述模擬液中的CAT活性；（g）SP經(jīng)SGF、SIF、SCF處理后的明場(chǎng)與熒光圖像；（h–k）LP、LP@AuCe及SP@LP@AuCe分別暴露于PBS、SGF、SIF、SCF后的活菌計(jì)數(shù)；（l）200 μM H?O?中不同組LP 2 h存活率；（m）無氧化應(yīng)激及（n）200 μM H?O?存在下SP@LP@AuCe內(nèi)LP的增殖曲線；（o）LP@AuCe與SP@LP@AuCe在模擬胃腸液中不同時(shí)間點(diǎn)的ζ電位；（p）小鼠灌胃SP@LP@AuCe后不同時(shí)間點(diǎn)離體胃腸道及主要器官（心、肝、脾、肺、腎）熒光成像（SP通道：Ex 605 nm/Em Cy5；LP通道：Ex 460 nm/Em FITC）

（3）體外抗氧化活性和抗炎作用

RAW264.7細(xì)胞經(jīng)LPS誘導(dǎo)氧化應(yīng)激后，SP@LP@AuCe處理組胞內(nèi)ROS水平顯著降低，流式及共聚焦均顯示綠色熒光強(qiáng)度低于其余組（圖3b–e）。SP@LP@AuCe降低MDA與MPO，提高CAT、SOD活性，恢復(fù)GSH水平與GSH/GSSG比值（圖3f,g）。ELISA顯示其下調(diào)IL-6、TNF-α并上調(diào)IL-10、TGF-β（圖3h–k）。流式示CD86? M1比例下降46.1%，CD206? M2比例上升25.17%（圖3l–n）；免疫熒光示CD206紅色信號(hào)增強(qiáng)。細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)表明SP@LP@AuCe在24 h及48 h內(nèi)細(xì)胞活力接近100%。

圖3 體外抗氧化與抗炎性能。（a）細(xì)胞水平抗氧化及抗炎作用示意圖；（b）DCFH-DA染色RAW264.7細(xì)胞的流式分析；（c）不同處理后胞內(nèi)ROS熒光強(qiáng)度定量；（d）DCFH-DA（綠）與Hoechst 33342（藍(lán)）共染的共聚焦圖像；（e）綠色熒光強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)；（f）不同處理后細(xì)胞MDA含量；（g）不同處理后細(xì)胞MPO活性；（h–k）不同處理后RAW264.7細(xì)胞分泌的IL-6、TNF-α、IL-10及TGF-β水平；（l）不同處理后RAW264.7細(xì)胞CD86/CD206表達(dá)的流式分析及其（m）CD86、（n）CD206的定量統(tǒng)計(jì)

（4）SP@LP@AuCe 對(duì) DSS 誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎的治療作用

DSS誘導(dǎo)的IBD小鼠模型中，SP@LP@AuCe組體重下降最小、DAI最低（圖4b,c）；結(jié)腸長(zhǎng)度與對(duì)照相當(dāng)，顯著長(zhǎng)于DSS組，脾指數(shù)最低（圖4d–f）。DCFH-DA示該組結(jié)腸ROS水平最低（圖4g,h）。

圖4 DSS誘導(dǎo)小鼠結(jié)腸組織學(xué)評(píng)估。（a）不同組結(jié)腸H&E染色及放大圖（b）不同組結(jié)腸IL-6、TNF-α、IL-10、TGF-β免疫組化染色；（c）不同組H&E切片結(jié)腸組織學(xué)損傷評(píng)分；（d–g）不同組結(jié)腸IL-6、TNF-α、IL-10、TGF-β定量；（h,i）ELISA定量不同組結(jié)腸occludin與ZO-1表達(dá)；（j）ELISA定量不同組血清DAO水平；（k–n）不同組結(jié)腸組織GSH活性、SOD活性、MDA含量與MPO活性

H&E示DSS組隱窩破壞、大量炎性浸潤(rùn)，SP@LP@AuCe組結(jié)構(gòu)完整，組織學(xué)評(píng)分最低（圖5a,c）。免疫組化示SP@LP@AuCe下調(diào)IL-6、TNF-α并上調(diào)IL-10、TGF-β（圖5b,d–g）。ELISA示該組occludin、ZO-1表達(dá)升高，血清DAO降低（圖5h–j）。氧化應(yīng)激指標(biāo)中，GSH、SOD升高，MDA、MPO下降（圖5k–n）。主要器官H&E及血常規(guī)、生化指標(biāo)無異常。

圖5 DSS誘導(dǎo)小鼠結(jié)腸組織評(píng)估。（a）不同組結(jié)腸H&E染色及放大圖，（b）不同組IL-6、TNF-α、IL-10、TGF-β免疫組化染色；（c）各組結(jié)腸H&E組織學(xué)損傷評(píng)分；（d–g）各組結(jié)腸IL-6、TNF-α、IL-10、TGF-β定量；（h,i）ELISA定量各組結(jié)腸occludin與ZO-1表達(dá)；（j）ELISA定量各組血清DAO水平；（k）GSH活性、（l）SOD活性、（m）MDA含量、（n）MPO活性于各組結(jié)腸勻漿

（5）SP@LP@AuCe 對(duì)結(jié)腸炎腸道菌群的調(diào)節(jié)作用

α多樣性箱線圖顯示SP@LP@AuCe組Ace、Chao、Shannon、Simpson指數(shù)趨向?qū)φ眨▓D6a–d）。Venn圖表明該組與對(duì)照共享ASV 368個(gè)，DSS組獨(dú)有907個(gè)（圖6e）。PCoA與NMDS均將SP@LP@AuCe樣本聚類于對(duì)照附近（圖6f,g）。GMHI恢復(fù)至對(duì)照水平。門水平與屬水平分析示，DSS組Proteobacteria 及Escherichia-Shigella 升高，SP@LP@AuCe組Akkermansia、Lachnospiraceae_NK4A136、norank_f_Muribaculaceae 、Lactobacillus 、Odoribacter豐度增加（圖6h,i）。Circos圖與LEfSe（LDA>3）進(jìn)一步證實(shí)SP@LP@AuCe降低Enterobacteriaceae等致病菌，提升Lachnospiraceae等有益菌（圖6j）。表型預(yù)測(cè)顯示SP@LP@AuCe減少革蘭陰性及潛在致病菌，恢復(fù)耐壓厭氧有益菌（圖6k–m）。

圖6 SP@LP@AuCe對(duì)結(jié)腸炎腸道菌群的調(diào)控。（a–d）Chao、Ace、Shannon、Simpson α多樣性箱線圖；（e）各組物種ASV韋恩圖；（f）PCoA主坐標(biāo)分析；（g）NMDS非度量多維尺度圖；（h）門水平菌群相對(duì)豐度；（i）屬水平菌群相對(duì)豐度熱圖；（j）LEfSe差異菌群分支圖；（k–m）BugBase預(yù)測(cè)的革蘭陰性菌、潛在致病菌及耐壓菌相對(duì)豐度

（6）小鼠短鏈脂肪酸、結(jié)腸指數(shù)和腸道菌群的相關(guān)性分析

SP@LP@AuCe組總SCFA及乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸含量均顯著高于DSS組，戊酸與異戊酸仍低于對(duì)照（圖7a–g）。RDA顯示對(duì)照與乙酸、戊酸共聚，DSS遠(yuǎn)離該簇，SP@LP@AuCe向?qū)φ栈貧w（圖7h）。Akkermansia與丁酸、丙酸正相關(guān)，Muribaculum與乙酸負(fù)相關(guān)；Akkermansia亦與TGF-β正相關(guān)，Parabacteroides與TNF-α負(fù)相關(guān)，Muribaculum與ROS正相關(guān)（圖7i,j）。Mantel檢驗(yàn)示SP@LP@AuCe與抗炎因子IL-10、TGF-β及有益脂肪酸呈正相關(guān)，DSS與IL-6、TNF-α及組織損傷指標(biāo)呈正相關(guān)（圖7k,l）。

圖7 短鏈脂肪酸、結(jié)腸指標(biāo)與腸道菌群相關(guān)性分析。（a–g）結(jié)腸內(nèi)容物總酸、乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸、異戊酸濃度；（h）菌群豐度與SCFAs的RDA圖；（i）門水平菌群與SCFAs指標(biāo)的相關(guān)熱圖；（j）門水平菌群與結(jié)腸指標(biāo)的相關(guān)熱圖；（k,l）SCFAs指標(biāo)及結(jié)腸指標(biāo)與菌群結(jié)構(gòu)的Mantel檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)熱圖