口服微囊化噬菌体的制备及其在胃肠环境中的稳定性、释放行为和抗菌活性研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 10次 | 上传用户:nbwdwby
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噬菌体是一类细菌性病毒,其中裂解性噬菌体在感染宿主菌后能快速复制增殖,并最终破裂菌体细胞从而达到抗菌效果。与传统的抗生素相比,噬菌体治疗具有特异性强、自我复制增殖、安全无残留以及来源丰富等优势,因此被认为是一种理想的抗生素替代品。噬菌体在防治动物细菌性疾病方面卓有成效,但目前存在的问题是噬菌体缺乏合适的给药剂型,尤其是在治疗动物肠道疾病时,口服噬菌体的活性易遭胃酸、消化酶和胆汁酸盐的破坏,丧失抗菌活性。因此,开发噬菌体口服给药系统便成为噬菌体治疗领域亟待解决的问题,而以pH敏感性高分子为载体材料对噬菌体进行微囊化包埋不失为一种理想的策略。本研究首先以海藻酸钠和壳聚糖为载体材料,通过液滴法对沙门氏菌噬菌体FelixOl进行微囊化包埋。结果显示,噬菌体在整个包埋过程中能够保持完整的生物活性,且平均包埋率达到93.3%。未包埋噬菌体Felix O1对酸极其敏感,在pH<3.7的酸性溶液中,孵育5 min活性即完全丧失。微囊化噬菌体对酸耐受性显著提高,在pH 2.4的模拟胃液中孵育1 h,效价仅降低2.58 log10PFU/g;噬菌体Felix O1在胆汁酸中不稳定,未包埋噬菌体在1%和2%的胆汁酸中孵育3h后,效价分别降低1.29和1.67log10PFU/g,而微囊化噬菌体的活性则完全保留;在模拟肠液中,微囊化噬菌体孵育6h后近乎完全释放。另外,噬菌体在湿态微球中具有很好的保存稳定性,4℃保存6个星期,活性无明显损失;对干燥微球,40℃或22℃保存6个星期后,噬菌体效价分别下降了0.90和1.20log10PFU/g,故较常温条件,微囊化噬菌体在4℃条件下保存更稳定。为增加微囊化噬菌体在酸性环境中的稳定性,并改变其释放性能,本论文向海藻酸钙微球中分别添加了CaCO3无机微粒和乳清蛋白。结果显示海藻酸钙微球中掺合CaCO3微粒后,噬菌体的包埋率不受影响,对胃酸耐受性显著提高,在pH 2.5的模拟胃液中孵育2 h后效价仅下降0.17log10PFU/g;噬菌体在模拟肠液中的释放减慢,12小时后累计释放率约为68%。以海藻酸钠和乳清蛋白共混凝胶为载体微球时,噬菌体在pH 2.5的模拟胃液中孵育2 h后效价仅下降0.53 log10PFU/g;在模拟肠液中的释放加快,孵育3 h后噬菌体基本完全释放。释药模型的拟合结果显示噬菌体为非Fickian扩散控制型释放,微球骨架溶蚀或内部凝胶网络的酶解断裂是噬菌体释放的控制因素。在对微囊化噬菌体干燥保护剂的筛选时发现蔗糖、海藻糖、麦芽糊精和脱脂奶粉均能增加噬菌体K在干燥过程中的稳定性,且干燥保护效果与浓度相关。动物体内实验,以鸡和小鼠为实验动物模型,研究口服微囊化噬菌体在动物消化道中的释放行为及分布规律,并比较不同载体微球间噬菌体释放行为的差异。结果显示以Chitosan-Alginate微球和Alginate/CaCO3微球为包埋载体时,微囊化噬菌体在鸡肠道中难以释放,口服后1-4 h肠道各部位释放量均低于4log10PFU/g,相比较在小鼠肠道中释放量明显增加但也不完全。而经Alginate/Whey微球包埋后,噬菌体通过鸡肌胃后的存活率显著提高,而且能够在肠道内充分释放。进一步通过对鸡的沙门氏菌攻毒保护实验证实,口服Alginate/Whey微囊化噬菌体后12h和24 h,鸡盲肠中沙门氏菌浓度分别降低了1.34和1.27log10CFU/g,减菌效果显著优于未包埋噬菌体组。采用人结肠腺癌细胞株Caco-2体外培养模型,研究了噬菌体对胞内鼠伤寒沙门氏菌的裂解活性。结果表明噬菌体Felix O1对已侵入胞内的沙门氏菌无感染能力,仅能抑制细菌对宿主细胞的侵入,提示沙门氏菌的胞内侵袭性可能是影响噬菌体抗菌效果的限制因素之一。综上所述,本研究成功制备出口服微囊化噬菌体,并通过体外和体内实验考察了微囊化噬菌体在胃肠道环境中的稳定性、释放行为及抗菌活性;实验结果证实微囊化包埋能保护噬菌体免受胃酸和胆汁的破坏作用,并提供足量的噬菌体进入肠道中释放,充分发挥其抗菌作用,这为噬菌体在动物细菌性疾病防治中的应用奠定了基础。
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