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  肝衰竭是一種死亡率高達80%的疾病。目前，治愈肝衰竭的唯一途徑是肝臟移植，然而供體肝臟來源有限，很多患者在等待過程中死亡。而可以緩解肝衰竭進展的療法，如人工肝等均需要復(fù)雜的侵入性操作。目前，針對肝衰竭緩解的藥物治療仍然十分匱乏。近年來，人們發(fā)現(xiàn)肝衰竭的進展與腸道菌群密切相關(guān)，利用細菌本身的代謝潛力，有望為肝衰竭的干預(yù)和治療提供新的突破口。然而，消化道環(huán)境高度復(fù)雜：胃液和膽汁酸等腸道屏障能夠殺滅細菌，同時腸道蠕動導(dǎo)致的物理清除也使外來細菌的滯留時間和代謝穩(wěn)定性變差。

圖1. 種子型微生態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計原理

  自然界中，以漿果為代表的部分植物種子由于其特定的形狀和結(jié)構(gòu)，能夠在動物腸道中長時間滯留并保持活性。受此啟發(fā)，武漢大學(xué)張先正教授團隊開發(fā)了一種仿生種子形狀和結(jié)構(gòu)的微生物反應(yīng)器�；谝�-氣-液界面的表面張力和流體力學(xué)原理，作者設(shè)計和開發(fā)了一種產(chǎn)生種子形狀海藻酸鈣水凝膠反應(yīng)器裝置。反應(yīng)器內(nèi)包裹了枯草芽孢桿菌和丁酸梭菌兩種細菌。枯草芽孢桿菌通過生物奪氧抑制腸道中病原菌的增殖，而微環(huán)境中氧氣的減少級聯(lián)促進了丁酸梭菌的生長，進一步消耗了因肝衰竭產(chǎn)生的具有神經(jīng)毒性的氨。隨后，將木質(zhì)素通過層層自組裝包裹在種子形反應(yīng)器的表面，形成了種子外殼。這一種子型微反應(yīng)器可以在復(fù)雜環(huán)境中保持內(nèi)部細菌的活性，并長期滯留于腸道中，從而有效地調(diào)控肝衰竭導(dǎo)致的致病性腸道微環(huán)境。動物實驗表明，種子形微反應(yīng)器被大鼠口服96小時后仍可以滯留在體內(nèi)；而對照組的球形微反應(yīng)器在48小時內(nèi)幾乎被完全清除。另外，表面木質(zhì)素的保護也使微反應(yīng)器內(nèi)的人造菌群可以耐受胃酸和膽汁酸。

  在大鼠肝衰竭模型中，種子形微反應(yīng)器明顯降低了血液中的細菌內(nèi)毒素和氨的水平，同時也降低了肝損傷相關(guān)因子。穿梭箱實驗也表明，微反應(yīng)器治療的大鼠相比未處理、以及乳果糖處理的大鼠在行為學(xué)方面表現(xiàn)更加優(yōu)異。在豬肝衰竭模型中，對照組的豬在短期內(nèi)出現(xiàn)疲勞、嗜睡等癥狀，而微反應(yīng)器治療的豬則明顯更活潑，血氨濃度也更低。種子形微反應(yīng)器可以通過口服給藥的方法對肝衰竭進行代謝調(diào)控，并在一定程度上緩解肝衰竭的進展。微反應(yīng)器不僅對大鼠具有肝衰竭療效，對更接近人的大動物模型也有較好的療效，具有很大的臨床潛力。這一策略有望為肝衰竭的藥物干預(yù)提供更加便捷、有效的方法以緩解疾病進展，也為患者等待肝源爭取到寶貴的時間。

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