研究背景：NEC 的嚴(yán)重性與益生菌遞送的瓶頸

壞死性小腸結(jié)腸炎（Necrotizing Enterocolitis，NEC）是新生兒最危重的胃腸道急癥之一，尤其常見于早產(chǎn)兒，死亡率可達(dá) 25% 以上。幸存者往往伴隨長(zhǎng)期的并發(fā)癥，例如：

• 腸屏障功能損傷

• 腸道菌群失衡

• 營(yíng)養(yǎng)吸收障礙

• 神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育受損

大量研究指出，口服益生菌（如 LGG）能通過調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)顯著降低 NEC 的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。然而，益生菌的核心難題至今未被解決：

1. 胃酸、膽鹽、消化酶導(dǎo)致益生菌存活率極低；

2. 通過口服進(jìn)入腸道后難以附著在黏液層，從而無(wú)法高效定植；

3. 傳統(tǒng)包埋技術(shù)制備復(fù)雜、效率低、產(chǎn)率差，難以規(guī)?；a(chǎn)。

因此，如何讓益生菌在口服后既活下來、又能牢牢“抓住”腸道黏液層、并順利定植，成為 NEC 預(yù)防策略中的關(guān)鍵。

本研究的創(chuàng)新點(diǎn)：Flash Nano-Encapsulation（FNE）首次用于多益生菌納米單細(xì)胞包封

福建醫(yī)科大學(xué) / 福州大學(xué)團(tuán)隊(duì)在發(fā)表于Journal of Controlled Release的論文“Flash Nano-Encapsulation of Probiotics: Bolstering Environmental Resistance and Intestinal Colonization to Prevent Necrotizing Enterocolitis”中：

首次將 Flash Nano-Encapsulation（FNE）快速納米沉淀技術(shù)用于益生菌單細(xì)胞納米包封

其特點(diǎn)包括：

• 高速混合（毫秒級(jí)）實(shí)現(xiàn)均勻殼層形成

• 可規(guī)?；a(chǎn)，具有工業(yè)化潛力

• 可形成

  1. PEC 單層聚電解質(zhì)包覆（LP）

  2. PEC + 脂質(zhì)雙層包覆（LPL）

包覆材料包括：

• pLys（陽(yáng)離子多肽）

• L100（pH-敏感聚陰離子）

• Lecithin 脂質(zhì)層（增強(qiáng)疏水性屏障）

其中 雙層包覆 LPL 獲得最佳保護(hù)與定植能力。

研究方法：從材料制備到動(dòng)物模型的系統(tǒng)驗(yàn)證

本研究采用多尺度、多手段的交叉驗(yàn)證，尤其使用了QSense 耗散型石英晶體微天平技術(shù)（QCM-D）直接觀察益生菌在黏蛋白表面的吸附行為，是本文的亮點(diǎn)。

3.1 FNE 包封益生菌

• 使用多入口渦流混合器（MIVM）

• 形成納米級(jí)均勻殼層

• 對(duì)比傳統(tǒng)批混法，F(xiàn)NE 獲得更高的包封效率（> 88%）

3.2 微觀結(jié)構(gòu)與理化表征

包括：TEM、LSCM、Zeta 電位、粒徑分析等，顯示雙層包覆后：

• 細(xì)胞尺寸從 1.7 μm → 3.0 μm

• 殼層厚度可達(dá) ~300 nm

3.3 模擬胃腸環(huán)境耐受測(cè)試

包括：胃酸、膽鹽、胰酶環(huán)境，測(cè)試 LPL 的防護(hù)能力

3.4 使用 QCM-D 測(cè)試益生菌對(duì)腸道黏蛋白的吸附能力

QCM-D 測(cè)試設(shè)置：

• 儀器：QSense Explorer（Biolin Scientific）

• 芯片：金電極 QSX301

• 測(cè)試流程：          
  PBS 建立基線 → mucin 層吸附 → 再注入益生菌樣品（LGG、LP、LPL） → 沖洗 PBS

記錄 harmonics：3–13 階頻率與耗散變化，用于分析粘彈性與吸附量變化。

QCM-D 的核心貢獻(xiàn)

1. 定量揭示包封益生菌在黏蛋白層上的“抓附力”提升機(jī)制

QCM-D 通過 頻率下降（Δf↓）與耗散上升（ΔD↑） 判斷吸附質(zhì)量與吸附層結(jié)構(gòu)變化。

結(jié)果顯示：

• 裸 LGG：Δf 下降少，黏膜黏附弱

• PEC 單層包封（LP）：黏附增加

• PEC + 脂質(zhì)雙層包封（LPL）：吸附量顯著提升，為最佳組

黏附性能 QCM-D 測(cè)試圖（益生菌在黏蛋白上的吸附行為）

這意味著：雙層包封益生菌能夠更牢固地黏附在腸黏液層上，提高在腸道的定植能力。

2. 揭示殼層結(jié)構(gòu)對(duì)益生菌–黏蛋白相互作用的影響

• 陽(yáng)離子 pLys 提供靜電吸附

• 脂質(zhì)層增強(qiáng)疏水相互作用

• QCM-D 捕捉此復(fù)合作用導(dǎo)致的粘彈性變化

3. 證明 FNE 包封不僅提升存活率，更能改善“功能性定植”

這是以往益生菌研究中缺失的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 包封對(duì)益生菌存活率的保護(hù)效果顯著提升

胃酸環(huán)境：

• 裸 LGG：生存從 1.7×10? → 1.0×10? CFU/mL

• LP：升至 1.2×10 CFU/mL

• LPL：可達(dá) 10? CFU/mL（提升 2 個(gè)數(shù)量級(jí)）

4.2 膽鹽環(huán)境：LPL 生存率保持 90% 以上

4.3 QCM-D：LPL 黏附顯著提高

根據(jù)頻率與耗散變化可得：

• LPL 的吸附量 > LP > 裸 LGG

• 黏附層厚度更高，結(jié)構(gòu)更柔軟，吸附穩(wěn)定          
  

這說明：          
只有通過 PEC+脂質(zhì)雙層包封，益生菌才能在黏液層牢固固定并實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)時(shí)間的黏附與定植。

4.4 動(dòng)物體內(nèi)的定植驗(yàn)證：LPL 在腸道中保留更久

NIR-II 成像顯示：

• 裸 LGG：24h 明顯下降

• LP：增強(qiáng)但仍快速衰減

• LPL：48h 仍有強(qiáng)信號(hào)，顯示長(zhǎng)期黏附與穩(wěn)定定植

4.5 NEC 動(dòng)物模型：LPL 提供最好的保護(hù)效果

組別對(duì)比：Control、NEC、NEC+LP、NEC+LGG、NEC+LPL。

LPL 組改善效果最顯著：

• 組織損傷評(píng)分最低

• ZO-1、Occludin 緊密連接蛋白表達(dá)上升

• 炎癥因子（TNF-α、IL-6）顯著降低          
  

說明 LPL 能從根本上改善腸屏障，減少 NEC 損傷。

結(jié)論：FNE 結(jié)合 QCM-D 揭示益生菌高效口服定植的新策略

本文首次證明：

Flash Nano-Encapsulation 技術(shù)制備的 PEC+脂質(zhì)雙層納米包封益生菌（LPL），可顯著提升益生菌對(duì)腸黏蛋白的黏附能力、腸道定植能力與胃腸道存活率，從而有效預(yù)防 NEC。

QCM-D 的關(guān)鍵作用在于：

1. 量化益生菌在黏蛋白模型表面的吸附行為

2. 提供 Δf/ΔD 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，揭示增強(qiáng)黏附的物理機(jī)制

3. 作為“體外黏附能力”的直接證據(jù)，成為解釋動(dòng)物實(shí)驗(yàn)效應(yīng)的重要基礎(chǔ)

本研究的啟示：

• FNE 技術(shù)可用于多種益生菌包封

• 可開發(fā)新型口服微生態(tài)治療手段

• 在嬰幼兒疾病、腸道疾病預(yù)防中具有潛在產(chǎn)業(yè)化價(jià)值

基金支持

• 福建省科技創(chuàng)新聯(lián)合資金（2024Y9405, 2023Y9380, 2024Y9577）

• 福建醫(yī)科大學(xué)科研啟動(dòng)基金（2023QH1221）

• 福建省兒童醫(yī)院發(fā)展專項(xiàng)（YP202408）

• 華安堂生物集團(tuán)（2025350104000963）

原文鏈接

https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2025.114481

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