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  肝衰竭是一種死亡率高達(dá)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(lái)源有限，很多患者在等待過(guò)程中死亡。而可以緩解肝衰竭進(jìn)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(duì)肝衰竭緩解的藥物治療仍然十分匱乏。近年來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)肝衰竭的進(jìn)展與腸道菌群密切相關(guān)，利用細(xì)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(xì)菌，同時(shí)腸道蠕動(dòng)導(dǎo)致的物理清除也使外來(lái)細(xì)菌的滯留時(shí)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(jì)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(dòng)物腸道中長(zhǎng)時(shí)間滯留并保持活性。受此啟發(fā)，武漢大學(xué)張先正教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)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(jì)和開(kāi)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(xì)菌�？莶菅挎邨U菌通過(guò)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(jí)聯(lián)促進(jìn)了丁酸梭菌的生長(zhǎng)，進(jìn)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(guò)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(xì)菌的活性，并長(zhǎng)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(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，種子形微反應(yīng)器被大鼠口服96小時(shí)后仍可以滯留在體內(nèi)；而對(duì)照組的球形微反應(yīng)器在48小時(shí)內(nèi)幾乎被完全清除。另外，表面木質(zhì)素的保護(hù)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(xì)菌內(nèi)毒素和氨的水平，同時(shí)也降低了肝損傷相關(guān)因子。穿梭箱實(shí)驗(yàn)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(duì)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(guò)口服給藥的方法對(duì)肝衰竭進(jìn)行代謝調(diào)控，并在一定程度上緩解肝衰竭的進(jìn)展。微反應(yīng)器不僅對(duì)大鼠具有肝衰竭療效，對(duì)更接近人的大動(dòng)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(jìn)展，也為患者等待肝源爭(zhēng)取到寶貴的時(shí)間。

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