摘要：近年來(lái)基于益生菌的幽門(mén)螺旋桿菌感染治療策略受到了越來(lái)越多的關(guān)注，然而益生菌在胃部中直接遞送會(huì)受到胃酸環(huán)境的干擾，難以存活，無(wú)法有效抑制幽門(mén)螺旋桿菌。為了實(shí)現(xiàn)益生菌在胃部的高效遞送，我們制備了具有核殼結(jié)構(gòu)的益生菌膠囊。膠囊外殼由海藻酸鈣（Alg）、碳酸鈣（CaCO3）以及鐵鈷磁性石墨納米囊FeCo@G組成，膠囊內(nèi)核為益生菌（約氏乳桿菌，Laj）菌液。其中，CaCO3用于局域中和胃酸以保護(hù)內(nèi)核益生菌，而FeCo@G則賦予了膠囊良好的磁驅(qū)動(dòng)性能。我們利用掃描電子顯微鏡以及細(xì)胞顯微成像系統(tǒng)等手段考察了益生菌膠囊的形貌和包裹穩(wěn)定性，結(jié)果顯示，膠囊能穩(wěn)定包裹益生菌并抵御模擬胃液（SGF）中鹽酸的侵蝕，維持了益生菌活性，并對(duì)幽門(mén)螺旋桿菌（H. p）具有明顯抑制作用。此外，我們進(jìn)一步探究了Alg/CaCO3/FeCo@G-Laj （ACFL）膠囊在模擬胃部環(huán)境內(nèi)的磁導(dǎo)航運(yùn)動(dòng)性能，結(jié)果表明，在磁場(chǎng)條件下，ACFL膠囊在不同粘度的介質(zhì)中均可以實(shí)現(xiàn)高效的磁驅(qū)動(dòng)效應(yīng)，證實(shí)了ACFL膠囊的益生菌靶向遞送能力。綜上，ACFL膠囊為幽門(mén)螺旋桿菌的治療提供新的方法，同時(shí)也為胃酸不穩(wěn)定藥物的高效保護(hù)以及精準(zhǔn)投遞提供了新平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：益生菌；幽門(mén)螺旋桿菌；胃部藥物投遞；磁性石墨納米囊；酸穩(wěn)定性

中圖分類(lèi)號(hào)：O649

1 引言

幽門(mén)螺旋桿菌（H. p），一種革蘭氏陰性菌，是導(dǎo)致慢性胃炎1，2、消化性潰瘍和胃腺癌等胃部疾病2的主要原因之一。目前臨床主要使用抗生素和質(zhì)子泵抑制劑聯(lián)合治療幽門(mén)螺旋桿菌感染3–5，然而，質(zhì)子泵抑制劑會(huì)導(dǎo)致胃酸暫時(shí)不可逆升高，進(jìn)而產(chǎn)生高胃泌素血癥等副作用4，抗生素也容易使細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性。許多發(fā)展中國(guó)家由于濫用抗生素，導(dǎo)致幽門(mén)螺旋桿菌對(duì)克拉霉素、甲硝唑等抗生素產(chǎn)生了耐藥性5。益生菌作為一種微生物，常被用于改善腸道微生物組，也有研究表明部分益生菌有抑制幽門(mén)螺桿菌的功效6，7。乳酸桿菌8–10、雙歧桿菌、地衣芽孢桿菌和酵母菌等益生菌11已被證明可有效治療與幽門(mén)螺桿菌相關(guān)的胃腸道疾病。Dore等人11發(fā)現(xiàn)了羅伊氏乳桿菌在根除幽門(mén)螺桿菌中的潛在效果，Midolo等人8報(bào)道了約氏乳桿菌這一類(lèi)的產(chǎn)乳酸細(xì)菌菌株能在體外抑制幽門(mén)螺桿菌的生長(zhǎng)。但是，大部分益生菌在胃內(nèi)受胃酸和胃蛋白酶的影響，僅能保持幾十秒到幾分鐘的活力，無(wú)法實(shí)現(xiàn)抑菌效果。因此，需要找到一種有效的益生菌保護(hù)機(jī)制實(shí)現(xiàn)胃內(nèi)保護(hù)，并在幽門(mén)螺旋桿菌定植的胃上皮細(xì)胞附近釋放益生菌以達(dá)到抑菌效果。

水凝膠是包裹益生菌的常用材料12–14，一些多糖15–17和蛋白質(zhì)18，19水凝膠被證明可用于包裹益生菌并提高益生菌的活力20。靜電噴霧21是一種遞送活細(xì)胞的新型技術(shù)手段。Zhang等人22研究了靜電噴霧法微囊化細(xì)胞的短期和長(zhǎng)期存活率，發(fā)現(xiàn)在微膠囊化和液化過(guò)程后，細(xì)胞存活良好并正常增殖。同樣的，靜電噴霧法在細(xì)菌的包裹上依然具有可行性23。然而，水凝膠網(wǎng)絡(luò)孔隙結(jié)構(gòu)不能阻止質(zhì)子的入侵以實(shí)現(xiàn)胃部遞送益生菌，因此需要將水凝膠材料進(jìn)行摻雜改性18，24。Etchepare等人25在海藻酸鈉中混入抗性淀粉進(jìn)行嗜酸乳桿菌微囊化，為益生菌提供了更好的保護(hù)。Pe?alva等人26使用酪蛋白-殼聚糖微粒包封植物乳桿菌，提高了負(fù)載益生菌的存活率。Hlaing等人27開(kāi)發(fā)一步聚-L-賴(lài)氨酸（PLL）包衣工藝來(lái)增強(qiáng)乳桿菌在酸性條件下的生存能力。然而，相較于直接保護(hù)策略，在水凝膠外殼摻雜胃酸中和材料，有望高效抵抗胃酸的侵蝕，從而保護(hù)內(nèi)核物質(zhì)的活性。

由于胃腸道的復(fù)雜性，藥物通常難以到達(dá)目標(biāo)位置，而微型馬達(dá)的策略有助于實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)定位28。其中，磁性馬達(dá)由于不需要化學(xué)燃料和高可控性，具有很大的優(yōu)勢(shì)，利用外部磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的微型馬達(dá)適用于不同的環(huán)境，能實(shí)現(xiàn)高效定位以及精準(zhǔn)運(yùn)輸29。Kadiri等人30開(kāi)發(fā)了一種具有快速響應(yīng)運(yùn)動(dòng)和精確定位性能的仿生磁性馬達(dá)，可以通過(guò)磁性控制輸送和釋放溶栓藥物。Xing等人31研制了一種用于主動(dòng)靶向治療癌癥的磁驅(qū)動(dòng)/光觸發(fā)生物微型馬達(dá)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制推進(jìn)、主動(dòng)定向貨物輸送。George等人32提出了一種可植入的磁性管狀微型機(jī)器人，用于眼后段的靶向藥物投遞和微創(chuàng)手術(shù)。構(gòu)建具有良好的兼容性、多功能性和精確的運(yùn)動(dòng)控制性能的磁性馬達(dá)33，對(duì)于微馬達(dá)運(yùn)輸在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。

本文使用靜電噴霧法制備了一種具有核殼結(jié)構(gòu)的益生菌膠囊Alg/CaCO3/FeCo@G-Laj （ACFL），外殼材料含有的CaCO3能通過(guò)酸中和作用實(shí)現(xiàn)抗酸以保護(hù)內(nèi)核益生菌活性，磁性納米材料FeCo@G則能給益生菌膠囊提供了良好的磁性能，可以實(shí)現(xiàn)磁驅(qū)動(dòng)靶向投遞。在模擬胃液條件下，ACFL膠囊能夠保持益生菌活性，實(shí)現(xiàn)磁驅(qū)動(dòng)，并能對(duì)幽門(mén)螺旋桿菌起到良好的抑制效果，有望進(jìn)一步磁靶向運(yùn)動(dòng)到達(dá)幽門(mén)螺旋桿菌定植部位并釋放益生菌達(dá)到抑制幽門(mén)螺旋桿菌的作用，給胃內(nèi)治療幽門(mén)螺旋桿菌提供了一種新思路。