关键词：单宁酸（TA）、茶多酚（GA、EGC、EGCG、TA）、鼠李糖乳杆菌 LGG、酚羟基 - 金属离子配位螯合

Metal ion coordinated tea polyphenol nanocoating for enhanced probiotic therapy in inflammatory bowel disease

Biomaterials，Volume 321, October 2025, 123323

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2025.123323

一、研究背景

炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease, IBD）是一类慢性复发性肠道炎症性疾病，目前口服益生菌干预疗法因具备毒性低、可靶向调节肠道微生态稳态的优势而受到关注，但该疗法仍存在诸多应用局限：

1. 裸服益生菌经口摄入后，在胃酸、胆汁构成的消化道严苛生理环境中会发生大量失活，最终能够抵达结肠的活菌数量极低；

2. 益生菌难以有效锚定黏附肠道黏膜，在体内滞留时间较短，进而导致治疗效果受限；

3.现有金属多酚网络（Metal-Phenolic Network, MPN）益生菌包被体系多以单宁酸（Tannic Acid, TA）为唯一多酚组分，其余天然多酚体系仍缺乏系统性比较研究；

4.部分MPN体系存在长期稳定性不足与生物相容性欠佳的问题，限制了其在体内的长期应用。

本文选取没食子酸（Gallic Acid, GA）、表没食子儿茶素（Epigallocatechin, EGC）、表没食子儿茶素没食子酸酯（Epigallocatechin Gallate, EGCG）三类天然茶多酚，分别与Fe³⁺配位构建金属多酚网络，对鼠李糖乳杆菌LGG进行表面纳米包覆得到MPN@LGG（简称MPN@L），并与传统单宁酸基TA-MPN包覆体系开展横向比较，系统评估不同多酚涂层对益生菌的保护效果及对炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease, IBD）的缓解作用。研究结果显示，所有MPN包覆益生菌均较裸菌具备更强的肠道黏附滞留能力；其中EGC@L的性能最优，在抵御胃肠道消化胁迫、促进肠道定植、调节肠道菌群结构及改善溃疡性结肠炎症状方面效果最为突出，本研究拓展了天然多酚基MPN益生菌包被策略在肠道炎症治疗领域的应用场景。

二、茶多酚-铁离子MPN纳米涂层包覆益生菌的制备路线

1. 多酚-铁离子配位网络的构建机理

GA、EGC、EGCG、TA四类多酚分子均富含邻苯三酚与邻苯二酚结构的酚羟基；在弱碱性环境下，酚羟基可与Fe³⁺发生配位螯合反应，形成金属-多酚交联网络；该网络可通过氢键作用、π-π堆积作用与疏水相互作用牢固吸附于益生菌菌体表面，最终形成超薄纳米包覆层。

2. MPN@L益生菌微胶囊的制备

将活性鼠李糖乳杆菌LGG分散于水溶液中，依次加入GA、EGC、EGCG、TA多酚单体与三价铁离子，在pH＞7的弱碱性条件下发生原位自组装，在菌体表面形成连续的MPN纳米涂层，最终得到四类包覆益生菌，分别命名为GA@L、EGC@L、EGCG@L与TA@L。

3. 涂层的功能优势

外层MPN纳米屏障可隔绝胃酸与胆盐侵蚀，在益生菌经胃肠道转运的过程中提供保护；当益生菌抵达肠道微环境后，涂层可逐步响应解离，释放活菌以发挥益生功能；同时多酚本身兼具抗氧化与抗炎活性，可与益生菌产生协同作用，共同缓解肠道炎症。

三、MPN涂层益生菌的作用机制及IBD治疗通路

1. 胃肠道屏障保护机制

致密的MPN纳米涂层可抵御胃酸、消化酶与胆汁的侵蚀，显著提升益生菌在消化道转运过程中的存活率。其中EGC@L的保护效果最优，其活菌数量较裸益生菌提升2.7 log CFU/mL。

2. 肠道黏膜长效黏附滞留

多酚涂层可增强菌体与肠道上皮的相互作用，延长益生菌在肠道内的定植时间；体内荧光示踪结果证实，给药后第4天，EGC@L仍可在小鼠肠道维持高富集荧光信号，其滞留能力显著优于裸菌。

3. 缓解溃疡性结肠炎的抗炎机制

MPN@L干预可降低髓过氧化物酶（Myeloperoxidase, MPO）水平，重塑机体细胞因子分泌谱，进而抑制肠道局部的过度炎症反应。

4. 肠道微生态稳态重塑

EGC@L可显著富集 Lactobacillus、Adlercreutzia、Oscillospira 等有益菌属，下调促炎型相关菌群丰度，修复紊乱的肠道微生态，从病因层面缓解肠道慢性炎症。

四、研究核心创新点

拓展金属多酚网络（MPN）多酚原料库：突破现有MPN体系仅局限于单宁酸（TA）的研究现状，系统比较没食子酸（GA）、表没食子儿茶素（EGC）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）等多种天然茶多酚构建益生菌包覆涂层的性能；

筛选得到性能最优的EGC-Fe³⁺包覆体系，该体系兼具最优的胃肠道屏障保护能力、肠道滞留能力与抗炎菌群调节能力；

实现多酚化学抗炎效应与益生菌益生作用的协同增效：MPN涂层本身保留了多酚的抗炎活性，与益生菌联合可实现双重治疗效应；

构建天然可降解生物材料体系，该体系原料为天然茶叶多酚，生物相容性优异，为口服益生菌制剂的开发提供了安全可行的微包被策略。

五、应用拓展与研究展望

优化涂层结构：通过调控多酚/铁离子的配比，实现涂层厚度与肠道响应解离速率的精准调节；

拓展适用菌株范围：将本研究提出的MPN包覆策略推广应用于更多肠道益生菌与工程菌；

开展功能复合改性：在MPN网络中负载抗炎小分子、益生元，进一步提升炎症性肠病（IBD）的治疗效果；

推进制剂转化开发：制备冻干MPN包覆益生菌口服胶囊，推动消化道炎症口服制剂的临床转化进程。

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