近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)馬曦教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）發(fā)表研究性論文（Research Article）《乳酸菌生物膜包被的甘露糖基化生物材料雙靶向干預(yù)動(dòng)物大腸桿菌感染》（Mannosylated MOF Encapsulated in Lactobacillus Biofilm for Dual-Targeting Intervention Against Mammalian Escherichia coli Infections）。該研究以斷奶仔豬為模型，創(chuàng)建了基于益生菌生物膜與病原菌靶向技術(shù)的遞送系統(tǒng)，提出一種安全有效、可恢復(fù)腸道穩(wěn)態(tài)的雙重靶向抗菌新策略，為解決健康養(yǎng)殖端抗生素禁用背景下斷奶仔豬腹瀉難題提供了新的思路。
在該研究中，作者設(shè)計(jì)并合成了具有腸道靶向遞送及病原菌黏附能力的Zn-MOF@Man/LRB納米材料，具有腸道微環(huán)境響應(yīng)型遞送與大腸桿菌黏附的雙重靶向功能，通過(guò)物理聚集黏附細(xì)菌、破膜殺菌的化學(xué)殺傷作用、益生菌生物膜介導(dǎo)的菌群穩(wěn)態(tài)與免疫調(diào)節(jié)的三重作用機(jī)制，在斷奶仔豬、人類(lèi)和小鼠腹瀉模型中展現(xiàn)出一致的跨物種應(yīng)用潛力，從而為緩解斷奶仔豬腹瀉提供了全新的方向。
益生菌生物膜遞送-靶向協(xié)同抗菌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
研究者基于金屬有機(jī)框架材料（MOFs）的抗菌優(yōu)勢(shì)，以氧化鋅為基礎(chǔ)合成新型鋅基MOF材料（Zn-MOF），其比表面積達(dá)傳統(tǒng)氧化鋅納米顆粒的20倍，展現(xiàn)出顯著增強(qiáng)的浮游菌殺滅與生物膜穿透能力。通過(guò)甘露糖修飾賦予Zn-MOF特異性結(jié)合大腸桿菌I型菌毛FimH蛋白的能力，成功誘導(dǎo)病原菌聚集并實(shí)現(xiàn)靶向清除。
益生菌生物膜遞送-靶向協(xié)同抗菌系統(tǒng)的作用機(jī)制
團(tuán)隊(duì)在全基因組測(cè)序指導(dǎo)下篩選出具有強(qiáng)生物膜形成能力的乳酸桿菌菌株，創(chuàng)新性地將益生菌生物膜（LRB）創(chuàng)制為包裹納米顆粒的載體。該仿生設(shè)計(jì)使鋅基MOF材料在胃酸環(huán)境中保持穩(wěn)定，并精準(zhǔn)釋放至腸道，提升了材料的口服生物利用度同時(shí)持續(xù)調(diào)節(jié)腸道菌群平衡。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)均證實(shí)了Zn-MOF@Man/LRB處理的良好生物安全性。所合成的納米復(fù)合材料在仔豬、小鼠及人模型中均展現(xiàn)出一致優(yōu)異的抗炎及抗腹瀉效果，能夠維持腸道菌群穩(wěn)態(tài)，促進(jìn)干細(xì)胞分化，并修復(fù)腸道屏障功能。實(shí)現(xiàn)抗菌治療與微生態(tài)調(diào)控的協(xié)同增效，在畜牧業(yè)無(wú)抗綠色養(yǎng)殖中展示了良好的應(yīng)用前景。
益生菌生物膜遞送-靶向協(xié)同抗菌系統(tǒng)緩解斷奶仔豬腹瀉的效果
中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)為該論文的第一完成單位，動(dòng)科學(xué)院博士后馬寧為論文第一作者，馬曦教授為論文通訊作者。
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