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  肝衰竭是一種死亡率高達80%的疾病。目前，治愈肝衰竭的唯一途徑是肝臟移植，然而供體肝臟來源有限，很多患者在等待過程中死亡。而可以緩解肝衰竭進展的療法，如人工肝等均需要復雜的侵入性操作。目前，針對肝衰竭緩解的藥物治療仍然十分匱乏。近年來，人們發現肝衰竭的進展與腸道菌群密切相關，利用細菌本身的代謝潛力，有望為肝衰竭的干預和治療提供新的突破口。然而，消化道環境高度復雜：胃液和膽汁酸等腸道屏障能夠殺滅細菌，同時腸道蠕動導致的物理清除也使外來細菌的滯留時間和代謝穩定性變差。

圖1. 種子型微生態系統的設計原理

  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構，能夠在動物腸道中長時間滯留并保持活性。受此啟發，武漢大學張先正教授團隊開發了一種仿生種子形狀和結構的微生物反應器。基于液-氣-液界面的表面張力和流體力學原理，作者設計和開發了一種產生種子形狀海藻酸鈣水凝膠反應器裝置。反應器內包裹了枯草芽孢桿菌和丁酸梭菌兩種細菌。枯草芽孢桿菌通過生物奪氧抑制腸道中病原菌的增殖，而微環境中氧氣的減少級聯促進了丁酸梭菌的生長，進一步消耗了因肝衰竭產生的具有神經毒性的氨。隨后，將木質素通過層層自組裝包裹在種子形反應器的表面，形成了種子外殼。這一種子型微反應器可以在復雜環境中保持內部細菌的活性，并長期滯留于腸道中，從而有效地調控肝衰竭導致的致病性腸道微環境。動物實驗表明，種子形微反應器被大鼠口服96小時后仍可以滯留在體內；而對照組的球形微反應器在48小時內幾乎被完全清除。另外，表面木質素的保護也使微反應器內的人造菌群可以耐受胃酸和膽汁酸。

  在大鼠肝衰竭模型中，種子形微反應器明顯降低了血液中的細菌內毒素和氨的水平，同時也降低了肝損傷相關因子。穿梭箱實驗也表明，微反應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方面表現更加優異。在豬肝衰竭模型中，對照組的豬在短期內出現疲勞、嗜睡等癥狀，而微反應器治療的豬則明顯更活潑，血氨濃度也更低。種子形微反應器可以通過口服給藥的方法對肝衰竭進行代謝調控，并在一定程度上緩解肝衰竭的進展。微反應器不僅對大鼠具有肝衰竭療效，對更接近人的大動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提供更加便捷、有效的方法以緩解疾病進展，也為患者等待肝源爭取到寶貴的時間。

  文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1369702122002073?dgcid=coauthor