Kluczowe wnioski:

  • Nowa biohybrydowa konstrukcja łączy mikroglony, probiotyki i system „hamulca jelitowego”, umożliwiając precyzyjne dostarczenie substancji leczniczych do chorych miejsc w jelicie.
  • Stresowe przygotowanie mikroglonów Haematococcus pluvialis zwiększa ich odporność na kwas żołądkowy i podnosi produkcję silnego przeciwutleniacza – astaksantyny.
  • Powłoka polidopaminowa chroni bakterie probiotyczne przed niszczącym działaniem soku żołądkowego i pozwala im przyczepiać się wyłącznie do zmienionych zapalnie fragmentów jelita.
  • W modelach mysich połączenie działania astaksantyny i probiotyku skutecznie zmniejszało objawy choroby zapalnej jelit poprzez neutralizację wolnych rodników i przywracanie równowagi mikroflory.

Choroba Leśniowskiego-Crohna oraz wrzodziejące zapalenie jelita grubego to przewlekłe schorzenia, w których dochodzi do nadmiernego wytwarzania reaktywnych form tlenu i zaburzenia składu mikroflory jelitowej. Dotychczasowe metody podawania leków nie zapewniały wystarczającej ochrony substancji czynnych przed agresywnym środowiskiem żołądka ani precyzyjnego ich uwalniania w miejscach zapalenia.

Jak zaprojektowano biohybrydowe roboty?

Zespół badaczy stworzył konstrukcję o nazwie EcN@PDA@HP, złożoną z trzech elementów: mikroglonów Haematococcus pluvialis, bakterii probiotycznej Escherichia coli Nissle 1917 oraz powłoki polidopaminowej. Każdy składnik pełni określoną funkcję w procesie dostarczania leków do jelita.

Stresowe przygotowanie mikroglonów

Mikroglony poddano warunkom stresowym, co spowodowało pogrubienie ich ściany komórkowej i zwiększenie produkcji astaksantyny – silnego przeciwutleniacza. Dzięki temu glony zyskały odporność na niskie pH i enzymy trawienne, zachowując jednocześnie zdolność do poruszania się za pomocą wici.

Ochrona i precyzyjne przyczepianie probiotyku

Bakterie probiotyczne pokryto cienką warstwą polidopaminy, która chroni je przed działaniem kwasu żołądkowego. Dodatkowo zmodyfikowano powierzchnię glonów i bakterii cząsteczkami umożliwiającymi ich wzajemne łączenie poprzez oddziaływania typu gospodarz-gość. Dzięki temu probiotyk pozostaje aktywny i przylega wyłącznie do uszkodzonych fragmentów błony śluzowej jelita.

Mechanizm działania w organizmie

Po podaniu doustnym roboty szybko przechodzą przez żołądek, nie tracąc aktywności. W jelicie polidopamina działa jak „hamulec”, zatrzymując konstrukcję w miejscu zapalenia. Następnie uwalniana jest astaksantyna, która neutralizuje nadmiar wolnych rodników, a zakotwiczone bakterie probiotyczne przywracają równowagę mikroflory jelitowej.

Sprawdź również:  Oligosacharydy z makuchu sezamowego – nowe możliwości dla zdrowia jelit

Wyniki badań na modelach zwierzęcych

W eksperymentach na samcach myszy z wywołanym nieswoistym zapaleniem jelit zaobserwowano istotne zmniejszenie objawów chorobowych. Połączenie działania astaksantyny i probiotyku skutecznie ograniczało uszkodzenia błony śluzowej oraz poprawiało skład mikroflory jelitowej.

Potencjalne znaczenie kliniczne

Przedstawiona strategia może stanowić alternatywę dla istniejących terapii, ponieważ łączy ochronę substancji czynnych z precyzyjnym ich dostarczaniem do chorych miejsc. Koncepcja biohybrydowych robotów może znaleźć zastosowanie także w innych schorzeniach zapalnych przewodu pokarmowego.

Źródło: Oryginalny artykuł