基于Eudragit?的pH响应型益生菌微球：增强胃肠道耐受性与储存稳定性用于炎症性肠病治疗

《BMEMat》：Eudragit?-engineered pH-responsive probiotic microspheres with enhanced gastrointestinal resistance and prolonged storage stability for inflammatory bowel disease therapy

本文开发了一种海藻酸钙/Eudragit? L100核壳微球系统（AMS@Eud），通过双重包封技术显著提升罗伊氏乳杆菌（Lactobacillus reuteri）的胃肠道存活率（SGF中92.81%存活）和储存稳定性（35天存活率>90%）。该体系利用Eudragit?的pH响应特性实现胃部保护与肠道靶向释放，在DSS诱导的结肠炎模型中有效缓解炎症、修复肠道屏障并调节菌群平衡，为炎症性肠病（IBD）的微生态疗法提供了创新解决方案。

　　

1 引言

炎症性肠病（IBD）的全球发病率上升与肠道菌群失调密切相关，现有免疫抑制剂疗法存在肝肾功能损伤风险。益生菌疗法通过调节菌群平衡展现潜力，但口服递送面临胃酸（pH 1.5-3.5）和胆汁盐的严酷环境，需保证10⁶-10⁷CFU的活菌抵达肠道。传统包封材料如明胶（≤40%胃存活率）或海藻酸钙（孔隙率10-50 nm）防护效果有限，而AMS@Eud通过核壳结构创新整合海藻酸钙的机械稳定性与Eudragit? L100的pH响应溶解特性（pKa=5.5），实现胃部分子级密封（孔径≤0.4 nm）和肠道靶向释放。

2 结果与讨论

2.1 AMS与AMS@Eud的制备与表征

通过水包油乳液法和溶剂蒸发法构建核壳微球，傅里叶变换红外光谱（FT-IR）显示Eudragit?在AMS表面形成保护壳，X射线光电子能谱（XPS）证实壳层屏蔽钙信号，扫描电镜（SEM）显示AMS@Eud表面光滑且元素分析（EDS）检测到表面钙含量仅0.01 at.%。激光共聚焦显微镜验证活菌成功包封于微球核心。

2.2 微球制备优化与长期储存性能

响应面法优化参数为海藻酸钠3.31%、低聚果糖2.95%、水油比1:3.04，包封效率达78.69%。微球平均粒径为AMS 27.47±8.36 μm，AMS@Eud 36.61±10.04 μm。低聚果糖作为益生元显著促进菌体增殖。35天储存实验显示，AMS@Eud在4°C和25°C下活菌损失仅5.28%和9.09%，远优于游离益生菌（22.73%-38.88%），突破冷链运输限制。

2.3 pH响应性与模拟胃肠道耐受性

在pH 1.2模拟胃液（SGF）中，AMS@Eud活菌存活率达92.81±2.45%（游离菌仅0.04%），在模拟胃肠液（SGI）中存活率84.60±2.59%，而游离菌完全失活。机制上，Eudragit?壳在酸性环境下不溶解，在肠道pH>6时快速溶解（T₉₀=8.7 min），触发海藻酸钙核心降解的级联释放。

2.4 生物相容性评估

与L929细胞和人脐静脉内皮细胞（HUVEC）共培养5天未见毒性，活死染色显示绿色荧光（活细胞）占主导。溶血率<5%，符合国际血液接触材料安全标准。

2.5 DSS诱导结肠炎模型的在体疗效

AMS@Eud治疗组小鼠体重损失仅3.52%（DSS组8.38%），疾病活动指数（DAI）降至1.70±0.30，结肠长度保留6.39±0.35 cm（DSS组5.04±0.61 cm）。H&E染色显示AMS@Eud组结肠隐窝结构完整、炎症细胞浸润减少，免疫组化证实TNF-α表达显著下调。

2.6 对肠道菌群的调节作用

16S rDNA测序显示AMS@Eud恢复菌群α多样性（Chao1/Shannon指数上升），增加乳酸杆菌科（Lactobacillaceae）和普雷沃氏菌科（Prevotellaceae）等有益菌，抑制肠杆菌科（Enterobacteriaceae）等致病菌。功能预测表明代谢通路增强，疾病相关通路减少。

3 结论

AMS@Eud通过核壳协同作用实现益生菌高效递送，兼具常温储存稳定性和病灶靶向性，为IBD的微生态调控提供临床转化潜力。

4 实验方法

以罗伊氏乳杆菌为模型菌，通过乳液-溶剂蒸发法制备微球，采用FT-IR、XPS、SEM等进行表征，体外模拟胃肠道环境评估存活率，并利用DSS诱导的小鼠结肠炎模型验证疗效。