益生菌凝胶微球及其辐射损伤防护应用

本发明涉及食品和生物医药领域，具体涉及益生菌凝胶微球及其辐射损伤防护应用。

背景技术：

1、电离辐射是指拥有足够能量使原子或分子中电子发生电离的辐射总称，包括ɑ、β、γ、x射线、中子辐射等，目前主要应用于医学成像诊断、放射疗法，工业无损检测以及环境污水处理等。电离辐射可直接导致dna断裂，诱导生物大分子结构改变和活性丧失。电离机体水分子和破坏线粒体结构，导致活性氧(ros)持续增多，产生大量氧自由基、羟基自由基和超氧阴离子，进一步造成蛋白质和脂质过氧化，继而引起细胞凋亡和坏死，机体慢性炎症以及组织损伤。按照不同部位的辐射敏感性，急性放射综合征分为骨髓型造血系统综合征，胃肠道型综合征和脑型综合征。骨髓型造血系统综合征最为常见，也是机体暴露于高剂量电离辐射后死亡的主要原因，电离辐射会导致造血干细胞数量减少，增殖分裂抑制或丧失，衰老以及造血干细胞龛破坏，造血功能严重障碍，导致淋巴细胞减少症、血小板减少症和贫血。

2、局部放射损伤主要源于癌症等疾病放射治疗后的并发症。放射性肠炎常发生于膀胱癌、宫颈癌、直肠癌等腹腔、盆腔恶性肿瘤放射治疗后引起的并发症，临床表现为胃肠道出血、细菌感染、厌食、腹泻、恶心呕吐、内毒素血症等。辐照后肠上皮细胞增殖抑制并凋亡，肠上皮细胞的紧密连接被破坏，肠绒毛脱落，粘膜屏障破坏，肠道菌群失调，引发胃肠道炎症。

3、目前，用于防治电离辐射损伤的药物，如氨巯基类化合物氨磷汀，可清除自由基，但在体内代谢快，副作用多，限制了临床应用范围。细胞因子类如粒细胞集落刺激因子(g-csf)能诱导造血细胞的增殖和分化。体内活性物质类，如褪黑素，通过自由基清除和免疫调节用于造血系统、小肠等多种器官的辐射防护，但有剂量依赖性以及半衰期短等缺陷。多数研究处于初级阶段，对用药剂量和给药时机研究不够深入。目前临床上对于辐射损伤的防治以抗感染、营养支持、粘膜保护、止泻、肠道菌群调节等对症治疗、支持治疗为主，缺乏专门的辐射防治药物。因此，开发有效、低毒安全的防治电离辐射损伤产品是亟待解决的问题。

4、益生菌是通过定殖在人体内，改变宿主某一部位菌群组成的一类对宿主有益的活性微生物。通过调节宿主黏膜与系统免疫功能或通过调节肠道内菌群平衡，促进营养吸收保持肠道健康的作用，从而产生有利于健康作用的单微生物或组成明确的混合微生物。

技术实现思路

1、本发明公开了一种益生菌凝胶微球，当其用于口服后，具有明显的电离辐射损伤防护效果。

2、益生菌凝胶微球包含益生菌、凝胶微球材料。

3、本发明中的益生菌选自单个类型的益生菌微生物、多种类型益生菌组成的混合微生物或微生物群。益生菌选自原始的裸益生菌、包衣益生菌，优选的是包衣益生菌。包衣益生菌包含益生菌、包衣材料。包衣材料选自海藻酸钠、壳聚糖、单宁酸、多聚赖氨酸、聚多巴胺、乳清蛋白，优选自海藻酸钠、壳聚糖、单宁酸。包衣益生菌的制备方法选自层层自组装法、凝聚法。包衣益生菌的包衣层选自单层、多层。多层选自同一种包衣材料、不同包衣材料。当选择双层包衣进行益生菌包衣时，包衣材料为壳聚糖和单宁酸。壳聚糖是甲壳素脱除部分乙酰基后的阳离子多糖，能够与相反电荷的化合物通过静电力相互作用，具有良好的生物相容性和可降解性。单宁酸为天然的多酚类化合物，作为一种新兴的益生元，能够被肠道菌利用促进益生菌增殖，其具有的邻苯二酚基团能够与不同底物形成化学键，具有一定的粘附性。目前已被美国fda批准使用，具有良好的生物安全性。多糖与多酚类化合物作为益生元，能够被肠道益生菌选择性代谢，发挥对肠道菌群的调节作用。

4、本发明中的益生菌，可以选自市场上销售的各种益生菌及其组合、研究中的益生菌。益生菌可从市场购买，也可以从收集益生菌菌株的微生物保藏库中获得。益生菌类型选自乳杆菌属(lactobacillus)、双歧杆菌属(bifidobacterium)、肠球菌属(enterococcus)、链球菌属(streptococcus)、芽胞杆菌属(bacillus)、梭菌属(clostridium)、酵母菌属(saccharomyces)、阿克曼菌属(akkermansia)。乳杆菌属选自德氏乳杆菌、短乳杆菌、嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、干酪乳杆菌、发酵乳杆菌、植物乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、罗伊氏乳杆菌。双歧杆菌属选自青春型双歧杆菌、两歧双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌。肠球菌属选自粪肠球菌、屎肠球菌。链球菌属选自嗜热链球菌、乳酸链球菌。芽胞杆菌属选自枯草芽胞杆菌、蜡样芽胞杆菌、地衣芽胞杆菌、凝结芽胞杆菌。梭菌属选自酪酸梭菌、丁酸梭菌。酵母菌属是布拉酵母菌。阿克曼菌属是嗜粘蛋白阿克曼菌(akk)。具体地，益生菌选自鼠李糖乳杆菌(lgg)、罗伊氏乳杆菌(lr)、嗜粘蛋白阿克曼菌、丁酸梭菌、双歧杆菌，优选自鼠李糖乳杆菌、罗伊氏乳杆菌。益生菌作为常见的健康补剂，口服安全性很好。

5、本发明中的凝胶微球材料选自海藻酸钠、魔芋葡甘聚糖、壳聚糖，优选的是海藻酸钠。海藻酸钠是由β-d-甘露糖醛酸和α-l-古洛糖醛酸组成的阴离子多糖，水溶液具有较高的黏度和ph敏感性，能够与ca2+在温和条件下发生离子交换得到不溶于水的海藻酸钙。

6、益生菌凝胶微球制备方法选自微流控法、光刻法、电喷法、离心法、气体剪切法。调节这些方法的工艺参数和采用的处方可以控制凝胶微球的形态、大小和单分散性。

7、当采用裸益生菌时，益生菌凝胶微球采用以下步骤制备：

8、(1)将益生菌与海藻酸钠溶液混合均匀；

9、(2)将上述含益生菌的海藻酸钠溶液在静电场作用下，喷射出细小液滴，滴入cacl2溶液中，表面固化得到益生菌凝胶微球。

10、当采用包衣益生菌时，益生菌凝胶微球采用以下步骤制备：

11、(1)将益生菌与壳聚糖溶液混合，是壳聚糖包衣在益生菌表面，然后加入单宁酸溶液，与壳聚糖发生静电吸附作用，实现第二层包衣，加入三聚磷酸钠使壳聚糖交联，促进双层包衣稳定附着于菌株表面；

12、(2)将包衣益生菌与海藻酸钠溶液混合均匀；

13、(3)将上述含包衣益生菌的海藻酸钠溶液在静电场作用下，喷射出细小液滴，滴入cacl2溶液中，表面固化得到益生菌凝胶微球。

14、益生菌凝胶微球的粒径选自1微米～1000微米，优选自10微米～500微米，进一步优选自100微米～300微米。

15、裸益生菌口服后，需经历胃内酸性环境和肠道内的消化液环境，大部分益生菌无法承受严酷的胃肠道环境而丧失活性，很少量幸存的益生菌在肠道内又很难定殖，在肠道内滞留时间较短，难以发挥效果。

16、本发明中的益生菌凝胶微球，通过凝胶微球包裹益生菌，保护益生菌不收或减少胃酸和肠消化液的影响，促进益生菌在肠道内释放。特别地，当益生菌采用功能性包衣时，益生菌凝胶微球到达肠道并释放益生菌后，益生菌表面包衣层可以促进益生菌粘附在肠道粘膜上，克服了传统益生菌难以在肠道内定殖的问题。

17、本发明中的益生菌凝胶微球，口服后有明显的辐射损伤防护效果，减轻因为全身辐射或局部辐射(如腹部放疗)造成的全身辐射损伤或局部辐射损伤(如放射性肠损伤)。益生菌凝胶微球的剂量，可选自108～1012cfu/次，优选自109～1011cfu/次。益生菌的辐射损伤防护机制包括消除炎症、消除ros、分泌短链脂肪酸对机体保护等。

18、益生菌凝胶微球用于电离辐射损伤防护，其给予时机选自全身或腹部受到电离辐射前、全身或腹部受到电离辐射后、全身或腹部受到电离辐射前和受到电离辐射后结合，优选的是全身或腹部受到电离辐射前，更优选的是全身或腹部受到电离辐射前和全身或腹部受到电离辐射后结合。

19、当选择全身或腹部受到电离辐射前口服益生菌凝胶微球时，全身或腹部受到电离辐射前口服益生菌凝胶微球为每日1～3次。全身或腹部受到电离辐射前口服益生菌凝胶微球的时间选自电离辐射前2～14日开始一直到电离辐射当日，优选的是电离辐射前14日一直到电离辐射当日，进一步优选的是电离辐射前7日开始一直到电离辐射当日，更优选的是电离辐射前2日开始一直到电离辐射当日。

20、当选择全身或腹部受到电离辐射后口服益生菌凝胶微球时，全身或腹部受到电离辐射后口服益生菌凝胶微球为每日1～3次。全身或腹部受到电离辐射后口服益生菌凝胶微球的时间选自电离辐射当日开始一直到电离辐射后3～14日，优选的是电离辐射当日开始一直到电离辐射后3日，进一步优选的是电离辐射当日开始一直到电离辐射后7日，更优选的是电离辐射当日开始一直到电离辐射后14日。

21、当选择全身或腹部受到电离辐射前和受到电离辐射后结合口服益生菌凝胶微球时，口服益生菌凝胶微球为每日1～3次。全身或腹部受到电离辐射前和受到电离辐射后结合口服益生菌凝胶微球的时间选自电离辐射前2～14日开始一直到电离辐射后2～14日，优选的是电离辐射前14日开始一直到电离辐射后14日，进一步优选的是电离辐射前7日开始一直到电离辐射后7日，更优选的是电离辐射前2日开始一直到电离辐射后7日。