近日，国际微纳生物领域权威期刊《Small》（影响因子13.3）报道了我校“微纳生物技术”创新团队孟涛教授的研究成果“Microbially Inspired Calcium Carbonate Precipitation Pathway Integrated Polyelectrolyte Capsules (MICPC) for Biomolecules Release”中文译名：“受微生物启发的整合碳酸钙颗粒合成通路的聚电解质微囊（MICPC）用于缓释生物分子”(DOI: 10.1002/smll.202306877)。论文第一作者为yl34511线路中心苑昊讲师，通讯作者为孟涛教授，yl34511线路中心为第一署名单位。
聚电解质络合，是指带有相反电荷的聚电解质之间发生结合的过程，是合成微米、纳米级药物递送载体的重要策略。在这个过程中，正电荷的聚电解质与负电荷的聚电解质之间相互吸引形成复合物。然而，由于电荷屏蔽效应，此复合物在生理环境中稳定性有限，从而导致基于聚电解质络合策略形成的载体会突释药物，影响治疗效果，限制了聚电解质复合物的潜在应用。受细菌通过尿素分解通路在其自身表面形成碳酸钙颗粒的启发，并基于本课题组近年来在全水相乳液以及催化领域的工作积累（ACS Applied Materials & Interfaces, 2022, 14, 4, 5009-5016；Chemical Engineering Journal, 2022, 454, 140276；Small Methods, 2022, 2201309），作者提出在聚电解质复合物中原位矿化产生碳酸钙颗粒，以稳定聚电解质复合物，实现在生理环境中缓释药物（图1）。结果显示，相比于基于聚电解质络合形成的微囊1天内突释80%药物，本研究提出的基于碳酸钙颗粒的聚电解质微囊（MICPC）以每天3-10%的速率缓慢释放药物。并且，通过调控合成的碳酸钙颗粒数量可对MICPC的释放动力学进行精细调控。此外，MICPC通过生物相容的双水相体系制备，可用于包封生物活性药物并保持其活性，并可在生理环境中缓释包封的药物以治疗相关疾病。在本研究中，MICPC用于包封及缓释过氧化氢酶，且由于其自身携带负电荷可定植于带有正电荷的炎症部位，以有效清除细胞内活性氧及缓解炎症。这项研究为聚电解质复合物在生理环境中的应用提供了通用策略，为生物药物保存与递送提供全新平台。
图1 受尿素分解细菌启发，构建仿生矿化的聚电解质微囊MICPC（缓释）及其与普通聚电解质微囊（突释）在生理环境中释放行为对比，且此MICPC可用于治疗肠道炎症疾病
本研究受到国家自然科学基金项目（22204130, 22378336, 21776230）、四川省科技厅项目（2021YFN0129, 2022NSFSC1211）、中央高校基础研究基金（2682021ZTPY031, 2682023ZTPY048）的资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202306877
课题组主页：https://faculty.swjtu.edu.cn/mengtao/zh_CN/index.htm
文字/苑昊
