一种口服多颗粒制剂,载有肽类成分,可作为治疗由产肠毒素大肠杆菌引起的腹泻的新疗法
《Journal of Drug Delivery Science and Technology》:Oral peptide-loaded multiparticulate formulation as a novel therapy against Enterotoxigenic
Escherichia coli induced diarrhea
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时间:2025年12月05日
来源:Journal of Drug Delivery Science and Technology 4.9
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制备纳米硒负载果胶微胶囊口腔递送系统(NMF)可有效治疗肠毒素性大肠杆菌(ETEC)感染,其体外抗菌活性较游离尼素提高2倍(MIC=125 μg/mL),体内实验证实能显著降低腹泻评分、减少细菌载量并修复肠道组织损伤。
近年来,由产肠毒素大肠杆菌(ETEC)引发的旅行者腹泻已成为全球公共卫生领域的重要挑战。世界卫生组织数据显示,每年全球约有2.2亿人感染ETEC,其中儿童和免疫力低下群体面临更高风险。尽管当前治疗手段包括口服补液盐和抗生素(如氟喹诺酮类),但抗生素耐药性(AMR)的快速发展严重威胁了疗效。研究团队注意到,天然抗菌肽如乳铁蛋白(Nisin)具有广谱抗菌活性且不易产生耐药性,但天然存在的抗菌肽存在口服不稳定、生物利用度低等问题。为此,研究者创新性地构建了 multiparticulate 口服制剂(NMF),通过三重递送系统实现靶向治疗。
在制剂设计方面,研究团队采用生物可降解的植物来源多糖(低聚果糖)作为载体,通过静电吸附形成微胶囊结构。核心层负载纳米硒颗粒(SeNPs),其独特结构可同时发挥抗菌载体和抗氧化功能。实验数据显示,这种多层递送系统成功将Nisin的封装效率提升至87.68%,显著高于传统微胶囊技术。制剂的粒径分布(2-4微米)和球状形貌(SEM图像证实)使其能够顺利通过口腔和胃部,最终定位于肠道靶向给药。
体外抗菌实验表明,NMF对ETEC H10407菌株的最低抑菌浓度(MIC)为125微克/毫升,较游离Nisin降低60%浓度。这种增强效应源于三重协同机制:首先,纳米硒颗粒的抗氧化特性保护了Nisin在胃肠道中的活性;其次,微胶囊结构延缓了药物释放,使抗菌活性成分在肠道靶向释放;最后,多层递送系统规避了胃酸破坏,确保药物完整抵达肠道病灶。
体内实验部分采用大鼠模型验证了制剂的疗效。实验数据显示,NMF组的大鼠腹泻指数较对照组降低76.5%,肠道绒毛修复速度提升2.3倍。病理学分析发现,NMF组肠道组织的细胞凋亡率(通过AO/PI染色检测)达到对照组的3.2倍,且细菌载量降低4个数量级。特别值得注意的是,该制剂在抑制ETEC的同时未对肠道正常菌群造成显著影响,这得益于微胶囊的精准控释特性。
从作用机制分析,NMF通过多模式协同作用实现高效杀菌。流式细胞术检测显示,处理后的细菌细胞膜完整性破坏率高达92%,其作用路径包括:①纳米硒颗粒的金属螯合作用破坏细菌细胞膜;②Nisin通过形成孔洞效应破坏细胞膜结构;③微胶囊载体促进抗菌肽在肠道局部的高浓度释放。FESEM电镜图像直观展示了NMF作用后细菌细胞壁的典型裂解特征。
该研究在多个方面实现了突破性进展。首先,首次将纳米硒与生物可降解微胶囊技术结合,解决了抗菌肽口服稳定性问题。其次,开发的 multiparticulate 制剂具有三重递送优势:外层微胶囊保护药物通过胃部,中间纳米颗粒负载实现缓释,内层活性成分精准靶向。第三,通过引入硒元素形成"纳米载药-金属催化"协同系统,使抗菌效率提升近2倍。这些创新为克服AMR提供了新思路。
在应用前景方面,该制剂展现出显著的临床优势。与传统抗生素相比,NMF无需担心耐药性问题,且对儿童、孕妇等敏感人群更安全。制备工艺采用经典的静电自组装技术,无需复杂设备,生产成本可控。稳定性测试显示,在pH 2-9环境及40℃条件下,NMF的活性保持率超过85%,具备商业化潜力。
不过,研究也面临若干挑战需要后续探索。首先,纳米硒颗粒的长期生物安全性仍需验证,建议开展3年以上毒理学研究。其次,制剂的肠道吸收效率仍有提升空间,可通过表面修饰技术增强脂质体膜渗透性。此外,关于不同ETEC亚型对NMF敏感性的差异,以及与其他肠道菌群(如双歧杆菌)的互作机制,都是值得深入研究的方向。
这项研究为开发新型口服抗菌制剂提供了重要参考。其核心价值在于建立"生物可降解载体-纳米载体-活性成分"三级递送系统,通过物理屏障保护、金属催化增强和靶向释放三重机制提升疗效。未来可拓展至其他肠道致病菌(如沙门氏菌)的治疗,并探索与其他益生菌的协同应用,为构建基于肠道微生态的精准治疗体系奠定基础。
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