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MIT化学家攻克“活生物疗法”的艰难堡垒

时间：2021-12-13 00:00:00 来源：网络整理

人类的肠道是数千种细菌的家园，其中一些细菌有治疗多种胃肠道疾病的潜力。一些菌种可能有助于对抗结肠癌，而另一些菌种可能有助于治疗或预防像艰难梭菌（C. difficile）这样的感染。

开发这些“活生物疗法”的障碍之一是，许多可能有益的物种受到氧气的伤害，使其难以制造、储存和运送。麻省理工学院的化学工程师现在已经证明，他们可以用一种涂层来保护这些细菌，帮助它们在制造过程中存活下来。

在今天发表在《美国化学学会杂志》（Journal of the American Chemical Society）上的一项研究中，研究人员表明，他们可以将这种涂层用于一种大肠杆菌菌株，以及另一种可能有助于植物淀粉消化的物种。他们说，这种涂层也可以应用于许多其他物种。

“我们相信这种涂层可以用来保护几乎所有感兴趣的微生物，”这项新研究的资深作者、Raymond和Helen St.Laurent化学工程职业发展教授Ariel Furst说。“我们认为有微生物可以帮助治疗各种疾病，我们可以保护它们用于制造和生产。”

麻省理工学院博士后Gang Fan是这项研究的主要作者。麻省理工学院本科生pris Wasuwanich和麻省理工学院材料研究实验室前暑期学者Mariela Rodriguez-Otero也是这篇论文的作者。

保护涂层

大多数生活在人类肠道中的微生物是厌氧的，它们对氧气有不同程度的敏感性。有些人可以忍受少量的氧气，而对另一些人来说，氧气是致命的。

这使得测试它们治疗人类疾病的潜力变得困难，因为细菌需要冷冻干燥并配制成胶囊才能用于治疗。在这项研究中，Furst和她的同事们决定尝试通过在厌氧菌表面覆盖一种由金属离子和多酚类有机化合物制成的材料来保护它们。

当多酚和金属离子被放入溶液中时，它们会形成一个二维的网格状薄片。在这项研究中，研究人员使用了人类食用安全的铁和食品和药物管理局归类为GRAS（通常认为是安全的）的三种多酚：没食子酸、单宁酸和表没食子儿茶素（epigallocatechin），所有这些都存在于茶和其他植物产品中。

如果将细菌也加入溶液中，这种材料会自行组装成单个细菌细胞上的一层涂层。这种涂层在冷冻干燥和生产过程中保护细菌。研究人员发现，被包膜的细胞是健康的，能够进行正常的细胞活动，尽管它们的生长被暂时抑制。

当暴露在酸性环境中，如胃，涂层分解并释放细菌。

部署细菌

研究人员用来测试涂层的菌株之一是拟杆菌。这种细菌含有专门消化碳水化合物的酶，在健康人的肠道微生物群中似乎更为丰富。然而，由于这些细菌对氧气非常敏感，因此很难研究这些细菌作为生物疗法如何促进健康。

具有这种保护层的细菌在农业应用上也很有用，比如帮助作物更耐旱。这种涂层的另一个可能用途是用来保护用作疫苗的微生物。卡介苗是由导致结核病的牛版微生物组成的，很难生产，必须在低温下储存。Furst说，给它涂上一层保护层可以消除冷藏的需要，并使配送更容易。

她说:“如果我们能够消除冷藏和运输的需要，我们认为这将使许多治疗方法更广泛地可用。”


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