Sci Adv：华中科技大学王琳/王征合作提出口服镓基液态金属制剂，用以缓解结肠炎

治疗药物的快速清除和脱靶效应可诱发低生物利用度和全身副作用，并严重限制炎症性肠病（IBD）的治疗效果。

2024年7月12日，华中科技大学王琳及王征共同通讯在SCIENCE ADVANCES 在线发表题为“Orally administrated liquid metal agents for inflammation-targeted alleviation of inflammatory bowel diseases”的研究论文，该研究中提出了一种基于口服镓（Ga）基液态金属（LM）纳米剂的扩增靶向策略，以有效消除活性氧和氮（RONS）并调节失调的微生物组以缓解IBD。

利用多酚结构良好的粘附活性和配位能力，应用表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）包封LM构建制剂（LM-EGCG）。粘附在发炎组织上后，EGCG不仅可以消除RON，还可以捕获解离的Ga，形成EGCG-Ga复合物以增强积累。滞留复合材料保护肠道屏障，调节肠道菌群，恢复无序的肠道微环境，从而缓解IBD。出乎意料的是，LM-EGCG显著降低了Escherichia_Shigella种群，同时增加了Akkermansia和双歧杆菌的丰度，从而对硫酸葡聚糖钠诱导的结肠炎产生了良好的治疗效果。

肠道菌群失调的特征是无益微生物的无益增殖和有益细菌的减少，在炎症性肠病（IBD）和肿瘤等多种疾病的进展中起着重要作用。尽管IBD的常规治疗方法主要集中在抑制发炎组织中的过度活跃的免疫反应，但越来越多的证据表明，重新编程肠道微生物群对IBD缓解非常有益。因此，已经做出了许多努力来开发有效的策略来调节肠道微生物群以缓解IBD。然而，IBD治疗仍然是一个挑战，因为一线药物由于IBD的复杂病因和发病机制而显示出副作用和有限的治疗效率。此外，被忽视的过量产生的活性氧和氮（RONS）诱导的严重炎症反应和肠道菌群调节的无效性显著抵消了IBD的治疗效果。因此，利用口服药物可以精确地重新编程肠道微生物群并同步消除RONS对IBD的管理具有重要意义。

作为细菌生存、增殖和细菌感染不可或缺的营养素，铁参与许多重要的代谢过程，包括能量产生和DNA合成。细菌的生物系统由于镓和铁离子具有相似的结构特征和物理化学性质，因此无法区分镓离子和铁离子。因此，在没有铁的情况下，细菌会通过铁离子摄取途径特异性地吸收Ga³⁺。值得注意的是，Ga³⁺在生理条件下不能被还原，这使得Ga³⁺成为细菌调控的潜在“工具”。相应地，镓基化合物已被用于抑制病原菌而不引起细菌耐药性。例如，超小的非抗生素镓-吲哚菁绿色纳米颗粒被用于根除生物膜和抗耐药细菌性肝脓肿。因此，设计纳米试剂将Ga³⁺运送到感染位点将是一种很有前途的细菌调节策略。

LM-EGCG的构建和结肠炎治疗机制的示意图（图源自SCIENCEADVANCES）

镓（Ga）基液态金属（LM）具有良好的可塑性和优异的生物相容性，在可拉伸电子器件、微流控系统和生物医学应用中越来越受到关注。LM具有非凡的光热转换效率、大比表面积和特殊的金属表面特性，使基于LM的制剂成为癌症治疗中药物递送平台和光热试剂的优秀候选者。最近，镓基LM因其令人满意的细菌调节性能而作为潜在的抗感染药物引起了极大的兴趣。例如，基于LM的土壤系统可以丰富肠道细菌多样性并纠正病理生理条件下的细菌生态失调，并且基于镓的LM已被用于构建针对幽门螺杆菌引起的感染的酸响应微电机。然而，尽管有一些鼓舞人心的应用，但基于镓的LM在癌症治疗或细菌调节中的应用仍处于初级阶段。

表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）是绿茶中一种主要的生物活性多酚，由于其具有抗氧化和强粘附性的多酚羟基结构，不仅可以与金属离子配位，还可以粘附在生物分子上。在这里，提出了一种EGCG包被的LM纳米剂（LM-EGCG），通过基于Ga³⁺和EGCG重组的扩增靶向策略，有效地消除RONS并调节失调的微生物组，以缓解IBD。LM-EGCG降解后（图1），解离性EGCG不仅可以粘附在电阳性发炎组织上以消除RONS，还可以捕获解离的Ga³⁺形成金属多酚复合物，从而改善Ga³⁺的积累以调节肠道菌群。此外，口服LM-EGCG后，受损的肠道屏障得到保护，肠道菌群的整体丰度和多样性增加，从而对硫酸葡聚糖钠（DSS）诱导的结肠炎产生了良好的治疗效果。LM-EGCG显著降低致病Escherichia_Shigella种群，同时增加Akkermansia和双歧杆菌的丰度，它们是肠道稳态中的关键微生物。本研究提出了一种基于EGCG和Ga³⁺重组的IBD有效缓解的放大靶向策略，拓宽了基于Ga的LM在生物医学领域的应用前景。   

参考消息：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adn1745