Kluczowe wnioski:

  • Naukowcy stworzyli biohybrydowe roboty z mikroalg Haematococcus pluvialis trenowanych pod stresem, probiotyków Escherichia coli Nissle 1917 i mechanizmu hamowania jelitowego do leczenia choroby zapalnej jelit (IBD).
  • Te roboty szybko przechodzą przez żołądek, chroniąc składniki aktywne przed kwasem, i zatrzymują się precyzyjnie w zapalonym jelicie.
  • Działają poprzez usuwanie reaktywnych form tlenu (ROS) dzięki astaksantynie i przywracanie równowagi mikrobioty jelitowej za pomocą probiotyków.
  • W modelach mysich skutecznie łagodzą objawy IBD u samców, oferując obiecującą strategię terapeutyczną.

Co to jest choroba zapalna jelit i jakie są jej wyzwania?

Choroba zapalna jelit (IBD) charakteryzuje się podwyższonym poziomem reaktywnych form tlenu (ROS) w jelitach oraz zaburzeniami mikrobioty. Głównym problemem obecnych metod leczenia jest brak skutecznych systemów dostarczania substancji aktywnych, takich jak antyoksydanty i probiotyki, przez kwaśne środowisko żołądka do miejsc zapalnych w jelitach.

Tradycyjne preparaty nie chronią tych składników przed degradacją, co uniemożliwia ich precyzyjne działanie w chorych obszarach.

Budowa innowacyjnych biohybrydowych robotów EcN@PDA@HP

Badacze opracowali biohybrydowe roboty EcN@PDA@HP, łączące trenowane pod stresem mikroalgi Haematococcus pluvialis (HP), probiotyki Escherichia coli Nissle 1917 (EcN) oraz system hamowania jelitowego. Mikroalgi HP po treningu stresowym rozwijają grubszą ścianę komórkową, odporną na kwas żołądkowy, zachowują ruchliwość dzięki wiciom i zwiększają produkcję astaksantyny (AST) – silnego antyoksydantu.

Probiotyki EcN pokryte polydopaminą (PDA) łączą się z HP poprzez interakcje gospodarz-gość, co zapewnia ochronę i adhezję w zapalonym jelicie.

Proces wytwarzania robotów

Trening stresowy mikroalg HP prowadzi do biosyntezy AST i wzmocnienia ściany komórkowej. EcN pokrywane PDA zyskują odporność na kwas żołądkowy i zdolność przyczepiania się do stanów zapalnych. Ostatecznie roboty składane są dzięki modyfikacjom powierzchniowym z cząsteczkami host-guest.

Mechanizm działania w leczeniu IBD

Po podaniu doustnym roboty EcN@PDA@HP szybko przechodzą przez żołądek dzięki naturalnej ruchliwości i odporności na kwas oraz enzymy trawienne. Powłoka PDA działa jak hamulec, umożliwiając zatrzymanie i adhezję w miejscach zapalnych jelita.

Sprawdź również:  Ocena ryzyka zdrowotnego nanocząstek w diecie: występowanie, ekspozycja i skutki toksykologiczne

Tam uwalniają AST, które usuwa ROS, oraz probiotyki EcN, przywracające równowagę mikrobioty jelitowej. Połączenie tych mechanizmów synergistycznie łagodzi objawy IBD.

Potwierdzenie skuteczności w badaniach

W modelach mysich samców roboty skutecznie zmniejszały zapalenie poprzez scavenging ROS i modulację mikrobioty. Badania in vivo wykazały zachowanie aktywności EcN i precyzyjne docieranie do zmian.

Charakterystyka i badania laboratoryjne

Obrazy TEM potwierdziły strukturę EcN i EcN@PDA, z pomiarami potencjału zeta i rozkładem wielkości. Fluorescencyjne znakowanie zweryfikowało modyfikacje powierzchniowe β-CD na HP i ADA na EcN, umożliwiające stabilne połączenie.

SEM pokazało skuteczne hybrydyzowanie tylko przy obecności obu modyfikatorów.

Te roboty otwierają nowe perspektywy w terapii IBD, łącząc naturalne właściwości mikroorganizmów z precyzyjnym dostarczaniem leków.

Źródło: Oryginalny artykuł