4月22日，同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院胡勇教授團(tuán)隊(duì)在《自然·通訊》（Nature Communications）在線發(fā)表了題為“Acid-resistant chemotactic DNA micromotors for probiotic delivery in inflammatory bowel disease”的研究論文。

聚合物微球在益生菌遞送中逐漸受到關(guān)注，該微球在封裝益生菌后亦可稱為聚合物微膠囊。聚合物微膠囊為益生菌提供了類似天然細(xì)菌胞外聚合物（EPS）的環(huán)境，有助于提高益生菌的抗逆性、維持其生物活性和增殖能力。由于傳統(tǒng)聚合物的酸耐受性不足，現(xiàn)有的聚合物微膠囊對(duì)益生菌的酸保護(hù)效果仍不理想。目前，提高聚合物微膠囊對(duì)益生菌酸保護(hù)效果的策略主要集中在提高分子網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)度。研究發(fā)現(xiàn)，較致密的分子網(wǎng)絡(luò)能更好地限制H⁺離子對(duì)封裝益生菌的侵襲。然而，靜態(tài)高交聯(lián)度不僅抑制益生菌的代謝活性，還會(huì)阻礙其在腸炎組織的有效釋放。除此之外，現(xiàn)有聚合物微膠囊缺乏對(duì)炎性信號(hào)的趨化能力，即不能滿足向腸炎組織主動(dòng)輸運(yùn)益生菌的迫切需求，面臨著益生菌在病灶部位駐留時(shí)間短、定植數(shù)量少等挑戰(zhàn)，極大影響益生菌療法對(duì)炎癥性腸病的治療功效。

為此，材料科學(xué)與工程學(xué)院胡勇教授課題組設(shè)計(jì)一種具有酸適應(yīng)和炎癥趨化能力的DNA微膠囊馬達(dá)益生菌遞送體系。該研究團(tuán)隊(duì)采用液滴微流控技術(shù)制備尺寸均一且單分散的油包水微液滴，并在該液滴水相中引發(fā)丙烯酸酯改性的寡核苷酸序列交聯(lián)形成微膠囊。經(jīng)口服后，當(dāng)微膠囊到達(dá)胃部和十二指腸時(shí)，寡核苷酸序列組裝成A-motif和i-motif結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高微膠囊分子網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)度，以抵御H⁺離子體對(duì)益生菌的侵襲。當(dāng)微膠囊抵達(dá)結(jié)腸后，寡核苷酸二級(jí)結(jié)構(gòu)解組裝為單鏈分子，使其交聯(lián)度降低至初始水平。

此外，在微膠囊制備過程中，將炎癥微環(huán)境響應(yīng)型氣體供體分散其中，賦予其定向趨化腸炎組織的能力；將炎癥微環(huán)境敏感型分子作為交聯(lián)劑，使微膠囊在腸炎組織區(qū)域解體，以定點(diǎn)釋放封裝的益生菌�；�于以上機(jī)制，微膠囊重塑了腸道病變組織中菌群穩(wěn)態(tài)，修復(fù)了炎癥性腸病模型腸道屏障。

 益生菌DNA微膠囊馬達(dá)的制備示意圖與炎癥性腸病治療的機(jī)理圖

同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院為論文唯一完成單位，胡勇教授為論文唯一通訊作者，學(xué)院2023級(jí)材料科學(xué)與工程專業(yè)博士生趙梓楠為論文第一作者。該研究得到了國(guó)家級(jí)高層次青年人才計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-59172-9