北京公立皮肤病医院 http://m.39.net/pf/a_4659317.html对人类来说，胃肠道是一个复杂的微生物生态系统，对维护人类健康至关重要，然而，当胃肠微生物生态系统经历异常变化时，胃肠微生物群可能对宿主有害，导致肥胖、过敏、糖尿病、肠道炎症，甚至癌症。粮农组织/世卫组织证实益生菌通过调节微生物群含量，对其宿主具有促进健康的作用，双歧杆菌是最常用的人类益生菌之一，从而通过改善双歧杆菌的增殖和抑制大肠杆菌繁殖有可能改变胃肠道微生物生态系统，进而改善宿主的健康。水苏糖(STA)属于四糖，已证明其在增殖双歧杆菌以及维持肠道微生物群和抗癌治疗中的优势，灵芝孢子粉(GLSP)的蛋白聚糖(PRO)对大肠杆菌具有抑制作用。促进益生菌的增殖(双歧杆菌)和抑制病原菌(大肠杆菌)对人类健康至关重要。这项研究展示了使用3D电流体近场直写打印制造的核壳结构纤维膜，以帮助改善胃肠道微生物含量。核壳结构纤维膜具有各种几何形状，其中水苏糖包裹在 (壳层)以及蛋白聚糖装载到聚 酸树脂(芯层)。研究了膜的几何形状对药物释放行为的影响以及负载位点的交换对所得纤维理化性质的影响。打印的多孔膜在模拟肠液中具有双相药物释放曲线，在最初的1小时内具有突然释放，之后在7小时内具有较慢的持续释放。膜的药物释放速率的速度顺序为整圆半圆??正方形。此外，该膜对L99细胞表现出良好的生物相容性，对双歧杆菌表现出优异的改善效果，而对大肠杆菌繁殖有抑制作用。图1核壳EHD3D打印系统示意图(a);不同外加电压下连续核壳稳定射流模式的形成过程(b):当纤维以0mm·s-1打印时,ⅰ为0kV,ⅱ为1kV,ⅲ(正视图)为.5kV,ⅳ(侧视图)为.5kV;具有两种载药模式的芯-壳纤维(c):i-PRII-PRO/CA-STA,ii-PRII-ST/CA-PROA;具有各种几何形状的图案化纤维膜的俯视图(d)i—正方形,ii—半圆，iii—整圆；对应于(d)的i、ii和iii的图案化膜(e)的正视图;膜的特性(f):i,两个印刷纤维之间的空间;ii是曲线的半径,iii是带有直线和/或曲线的印刷纤维.近期发表在Biofabrications杂志上题为“Acore–shellmulti-drugplatformtoimprovegastrointestinaltractmicrobialhealthusing3Dprinting”的文章，是来自于浙江大学生物医学工程系Ming-WeiChang教授团队，研究了3D电流体近场直写打印技术制造的双药物纤维膜来改善人体胃肠道微生物生态系统健康。首先，通过采用同轴3D电流体近场直写打印技术制造排列精确，表面光滑的芯-壳结构纤维膜，研究了纤维膜的几何形状(正方形、半圆形和全圆形)对纤维直径分布的影响，载药打印的纤维膜的平均直径小于相应的未载药纤维膜。利用傅立叶变换红外光谱技术对载药纤维膜进行检测，评估聚合物基质中的官能团和负载药物之间的相互作用，检测到各组分的主要特征峰，表明成功制备了负载多种药物的膜，并且在打印过程中各组分之间没有相互作用，化学稳定性良好。通过使用x射线衍射仪测定每种成分及其配方的物理形态，打印纤维膜的衍射峰不存在，显示3D打印过程引起的结晶性质变化。图方形印刷纤维膜的光学图像(a);具有各种几何形状的纤维的直径分布(b1)正方形、(b)半圆形和(b3)全圆形图3装载STA和PRO的各种图案的打印纤维的光学图像(a1)–(c1)和扫描电子图像(a)–(C):(a1)和(a),正方形;(b1)和(b),半圆;(c1)和(c),整圆在进行拉伸测试之前，测量每个样品的厚度，其中正方形、半圆形和整圆形膜的厚度分别为64.4±.6μm、61.9±4.μm和58.1±.5μm，测量得到的锯齿形的曲线表明三种复合膜的 拉伸强度大于人体的胃肠压0.Mpa，纤维膜可以保持其形状，能用于潜在的胃肠应用。热稳定性分析测量的各组分曲线表明具有两个阶段的失重， 阶段为材料中截留的水分和其他挥发物蒸发了，第二阶段可归因于碳键的解链。接触角分析至关重要，因为亲水性程度会影响药物释放和生物相关应用。方形膜、半圆形膜和全圆形膜的初始水接触角分别为80.4°、59.1°和5.8°，表明所有样品都具有足够的亲水特性，且润湿性良好，其中不含药物的复合纤维膜的初始接触角(0s)大于载药膜的初始接触角。图4印刷纤维和原材料的红外光谱(a)、XRD光谱(b)、拉伸应变(c)和热重分析结果(d)图5(a)在不同时间点:0秒、30秒和60秒，以PRII-PRO/CA-STA方式装载药物的膜的水接触角图像,(图5(a)中的 栏:具有不同几何形状的图案化膜的俯视图);红点表示水接触角测试的水滴位置);(b)图(a)用柱形图表示接下来在模拟肠液环境内进行药物释放测试，纤维膜（方形膜、半圆形膜和全圆形膜）装入肠溶胶囊，然后作为普通口服给药系统进行测试，PRII-PRO/CA-STA、STA和PRO分别装载在外层和内层)，所有样品呈现双相释放曲线，包括初始突释期(1小时内)和缓释期(1-7小时),同时表明膜基质的不同几何形状影响药物释放行为，证实了通过基质的几何形状对药物释放的调节。为了探索药物在核壳纤维中的位置对药物释放性能的影响，我们交换了载药位点:将STA封装到PRII核层中，将PRO加载到CA壳层中，结果显示双相的释放曲线。图6具有不同几何形状的印刷纤维膜的数字图像:(a)正方形,(b)半圆形,(c)整圆.将打印的多孔膜封装成胶囊((a′)、(b′)、(c′)分别对应于(a)、(b)、(c).来自PRII-PRO/CA-STA的(a1)STA和(a)PRO的药物释放曲线(STA和PRO分别装载在外层和内层)；来自PRII-STA/CA-PRO的(b1)STA和(b)PRO的药物释放曲线(PRO和STA分别装载在外层和内层) ，复合膜跟L99细胞共培养，结果显示，不同浓度(0.1，1，10mg/ml)的处理组对细胞活力表现出良好的效果，通过荧光图像可以看到载药膜对L99细胞形态的影响，L99细胞在各种印刷图案中显示出延伸的形态，即使载药位点发生了变化，细胞也能很好地繁殖。接下来研究双歧杆菌的改良效果以及对大肠杆菌的抑制效果，证实了载药膜对提高双歧杆菌增殖速度，同时对大肠杆菌有足够的抑制作用。图7(a)印刷膜对L99细胞活力的影响,(b)L99细胞与载药方式为PRII-PRO/CA-STA的不同模式的膜共培养的荧光显微照片图8(a)复合方膜对双歧杆菌OD值、TPY液体培养基pH值的影响,共培养4h(b)和48h(c);平板双歧杆菌经(d)无负载膜和(e)载药膜在BBL琼脂培养基上用平板涂布法处理,培养48h.图9(a)膜对大肠杆菌OD值影响,平板紫红色胆汁琼脂处理(b)卸载和(c)载药膜在BBL琼脂培养基基础上使用平板涂布法培养48小时总之，采用3D电流体近场直写打印技术制造的具有混合图案核壳结构纤维膜在胃肠疾病的有效治疗中非常有利，以改善人类胃肠道微生物生态系统。--长按
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