文献速递〡玉研仪器小动物内窥镜成像系统助力肠道疾病诊断与治疗 -金沙1005

内窥镜检查可以监测体内疾病的进展过程，获得高质量图像。还能满足肠组织活检、局部单肿瘤注射、评估动物模型构建效果等需求，是肠道炎症与肿瘤研究、药物筛选以及动物造模等领域的首选实验方法。

近日，玉研仪器小动物内窥镜成像系统因其视野明亮、成像清晰、细节分辨率高等特点参与了诸多科研工作的关键环节，并帮助科研团队取得喜人成绩。

溃疡性结肠炎(uc)是一种慢性、反复的结肠炎症性疾病，近几十年来发病率在全球范围内稳步上升。目前的临床药物，如类固醇、免疫调节剂和生物药，通过抑制炎症反应部分缓解了uc症状。但它们的长期应用仍然导致不好的疗效、耐药性和严重不良反应。由于种种解剖和生理障碍，传统口服药物到达结肠部位也非常有挑战性，迫切需要全新的治疗方案。针对此问题，西南大学蚕桑纺织与生物质科学学院肖波教授/石潇潇副教授团队在国际知名期刊《research》（if=11.04）发表题为“桑椹生物质衍生纳米药物通过改善炎症粘膜积聚和肠道微环境缓解结肠炎”的研究论文。作者选用桑科植物活性成分白藜芦醇作为模型药物，以白藜芦醇为基础开发了一种口服纳米制剂fp127@rn-mlns用于治疗溃疡性结肠炎。

结肠粘液是一种具有高度粘性和粘弹性的网络，通过肠道蠕动和粘蛋白周转有效地捕获和清除异物。因此，粘液层被认为是口服药物输送到结肠粘膜的最坚硬的屏障。聚合物pluronic f127(p127)不仅可以改善粘液穿透能力，还可以增加纳米制剂的细胞内化效率。最近的一项研究表明，由于氟化效应，氟烷基化可以提高聚合物纳米粒的生理稳定性，抵抗周围蛋白质的吸附，并改善纳米制剂对膀胱粘液的渗透。作者首先合成了p127的氟烷化产物fp127，随后以桑科植物生物活性成分白藜芦醇为基础制备得到rn-mln、p127@rn-mln和fp127@rn-mln三种纳米制剂（图1a-b）。通过一系列实验证明，fp127修饰提高了ct-26结肠上皮细胞、巨噬细胞对纳米制剂的摄取效率，提高抗炎活性并促使伤口愈合。fp127也改善了粘膜透过性和粘膜药物蓄积。

图1 fp127@rn-mlns的构建策略和fp127的合成

随后，作者利用fp127@rn-mln在伤口愈合、抗炎、抗氧化、粘液渗透等方面的优势，进一步评价其体内uc抑制作用。如图2a-c所示，fp127@rn-mln处理组小鼠体重和结肠长度更接近健康对照组，炎性细胞因子tnf-α、il-10含量也与健康对照组无明显差异。结合组织学实验证实fp127@rn-mln通过增加粘液分泌、保护结肠上皮屏障和减轻结肠炎症来治疗uc。

图2 fp127@rn-mlns的体内药效研究

最后，作者团队使用玉研仪器内窥镜直接对纳米制剂的疗效进行验证：与经典肠炎治疗药物地塞米松的对比结果显示，fp127@rn-mlins治疗组内可以清楚地观察到没有出血和红斑，内窥镜表现与正常结肠相似；还可以观察到地塞米松治疗组结肠组织呈红色，有明显充血（图3）。上述结果表明fp127@rn-mlns可以有效缓解慢性溃疡性结肠炎的症状。综上所述，fp127@rn-mlns是一种基于uc小鼠模型的无创、安全和有效的治疗方案。

图3 rn-mln、p127@rn-mln和fp127@rn-mln对慢性结肠炎小鼠的治疗效果验证

肖波教授/石潇潇副教授团队的另一项题为“双驱动纳米马达实现肿瘤渗透和缺氧缓解：钙超载光免疫疗法治疗结直肠癌”工作发表于国际知名期刊《biomaterials》（if=14.0）。直肠给药是治疗结肠疾病的一种广泛使用的方法，因为它具有良好的生物安全性、患者依从性、可以直接向结肠粘膜给药。但传统直肠给药治疗结直肠癌的疗效受到低渗透性、低氧和免疫抑制的肿瘤微环境限制。纳米马达是一种介于微纳米尺度的智能动力装置，能将外部环境能量转化为自身运动动能，在靶向药物输送方面有广阔的应用前景。

作者团队发现，推动纳米马达运动的单一外部刺激不足以使药物穿过厚厚的粘液层并渗透到结直肠癌深层组织。过氧化钙（cao₂）是一种很有前途的自充氧材料，可在温和的生物条件下连续产生氧气，产生的氧气预计不仅能改善纳米颗粒的运动，还能缓解肿瘤微环境缺氧。钙离子也可以引起严重的线粒体损伤，导致肿瘤细胞的凋亡。红外光照射产生的热量也可以转化为纳米马达的动力。

图4 不同治疗手段对结直肠肿瘤的影响

基于上述信息，作者开发了一种创新的抗肿瘤平台cao₂-n770@msns。这种双驱动纳米马达利用cao₂生成的氧气和近红外光照射产生的热量穿透致密粘液，在结直肠组织中积累。并通过内质网应激和线粒体损伤抑制肿瘤细胞生长。作者团队使用玉研内窥镜可明显观察到结肠肿瘤形态和这种联合策略的治疗效果（图4）。纳米颗粒、红外光照射、免疫检查点阻断联用疗效最好，治疗后与健康组织无明显区别。

产品介绍：

内窥镜技术在发达国家动物研究领域已经使用多年，随着国内动物研究领域快速成熟，动物内窥镜设备快速普及，并替代传统研究方法。动物用内窥镜系统可靠性高、性价比高、易于操作，是一种性能优异的内窥诊疗设备。

玉研仪器内窥镜成像系统专为科研领域打造，适用于小动物到大动物多个物种，是动物内窥成像设备的上佳之选。仪器可用于动物结直肠、腹腔、胃部、气道、尿道、肾脏等部位，视野明亮，成像清晰，配合图片/视频记录功能可进行数据对比分析。

产品特点：

• 系统性内窥诊疗金沙1005的解决方案

  完整的、极具性价比的内窥诊疗金沙1005的解决方案，品质卓越，大大提升实验研究水平

• 广泛的研究领域

  满足小动物肠道、食道以及大动物、鼻腔、耳道、气管、肺、尿道、膀胱、肾脏等病变的诊断和治疗

• 专业的内窥操作系统

  手柄符合人体工程学设计，插入管带精密网纹，进入腔体内部不阻塞；极细插入部可用于大小鼠肠道、食道、内置led冷光源，不产生热效应

• 研究与手术操作多种用途

  产品符合医疗标准，可以进行重复清洗、消毒和灭菌，兼容高频电疗和激光治疗

产品优势：

• 高清显示

  屏幕尺寸5.1寸ips高清显示屏，1280*960分辨率，纤毫毕现

• 防刮耐用

  屏幕采用旭硝子防磨耐刮玻璃

• 可视角度灵活

  屏幕可仰合、旋转，视角更灵活

• 可冻结回放

  具有图像冻结、拍摄照片、录制视频等功能，方便记录与回顾

• 操作简单易学

  操作方便，简单易学，10分钟快速上手

• 三种不同规格

  适用于小鼠、大鼠、豚鼠、比格犬、猴子等动物

参考文献：

[1] yang w, ma y, xu h, et al. mulberry biomass-derived nanomedicines mitigate colitis through improved inflamed mucosa accumulation and intestinal microenvironment modulation[j]. research, 2023, 6: 0188.
[2] wu j, yi s, cao y, et al. dual-driven nanomotors enable tumor penetration and hypoxia alleviation for calcium overload-photo-immunotherapy against colorectal cancer[j]. biomaterials, 2023, 302: 122332.

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