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可以安心“吃土”了!科學(xué)家證明吃“土”可治療腸炎
時(shí)間:2022-10-27 19:38   來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)   責(zé)任編輯:沫朵
  原標(biāo)題:可以安心“吃土”了!科學(xué)家證明吃“土”可治療腸炎 

  10月25日,發(fā)表在《自然-化學(xué)》上的一項(xiàng) 研究成果表明,“吃土”也能調(diào)節(jié)腸道微生物組和治療腸炎。

  科研團(tuán)隊(duì)受土壤組分啟發(fā),通過(guò)人工合成的方法構(gòu)建由蒙脫土(天然土壤成分,俗稱“觀音土”)、淀粉顆粒和液態(tài)金屬三種組分組成的土壤仿生材料,具有調(diào)控微生物功能的特質(zhì)。這一具有響應(yīng)性和調(diào)節(jié)性功能的新材料,不僅能提高微生物合成化學(xué)品的效率,還能夠調(diào)節(jié)腸道菌群失調(diào),恢復(fù)腸道微生態(tài),在生物制造和生物醫(yī)藥領(lǐng)域有著應(yīng)用潛力。
 
  該成果由芝加哥大學(xué)完成,田博之教授為文章通訊作者,林藝良為文章第一作者和共同通訊作者,中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院合成生物學(xué)研究所副研究員高翔為文章共同第一作者。
 
  可以指揮微生物的“人造土”
 
  自然環(huán)境中的微生物群落是一個(gè)重要但未被充分研究的領(lǐng)域,土壤被公認(rèn)是地球系統(tǒng)生物多樣性最為復(fù)雜和豐富的環(huán)境,據(jù)統(tǒng)計(jì),每克土壤中微生物的數(shù)量可達(dá)上百億個(gè)、種類可達(dá)上百萬(wàn)種、成千上萬(wàn)的菌落、超過(guò)200米的菌絲等,土壤中原核生物的多樣性比自然界中其他生物物種的總和要大三個(gè)數(shù)量級(jí)。
 
  受土壤結(jié)構(gòu)及組成成分的啟發(fā),研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種新的土壤仿生材料,并構(gòu)建了一種化學(xué)系統(tǒng),可以讓“加入”該化學(xué)系統(tǒng)的微生物們定植,通過(guò)物理刺激的方法,將想要傳遞的信息發(fā)送給該團(tuán)體中的微生物們,原本“清閑”的微生物們接收到信息后便可進(jìn)行創(chuàng)新性工作。
 
  土壤仿生材料可以對(duì)激光、溶劑、外力等進(jìn)行響應(yīng),使材料從原子到宏觀水平都發(fā)生化學(xué)非均質(zhì)性變化,實(shí)現(xiàn)該化學(xué)系統(tǒng)中不同的組分進(jìn)行化學(xué)再分配、傳感和寫入及擦除的修改,從而發(fā)揮新的功能,科研團(tuán)隊(duì)便可在此基礎(chǔ)上進(jìn)行更多的系列研究。

  冰模版法合成多孔土壤仿生材料。研究團(tuán)隊(duì)供圖
 
  “我們使用了自下而上的方法去模擬土壤中的礦物質(zhì)、有機(jī)相以和流動(dòng)相來(lái)合成一種新的化學(xué)系統(tǒng),該化學(xué)系統(tǒng)為一種土壤仿生材料,可以在體外增強(qiáng)微生物代謝和提高生物基化學(xué)品的合成,豐富病理?xiàng)l件下的腸道微生物組多樣性,調(diào)節(jié)體內(nèi)細(xì)菌失調(diào)。”高翔表示。
 
  將納米結(jié)構(gòu)礦物質(zhì)、淀粉顆粒和液態(tài)金屬完美結(jié)合是研究過(guò)程的一個(gè)難點(diǎn),三種元素的比例調(diào)配及功能缺一不可。為此研究團(tuán)隊(duì)使用了3D-X射線熒光光譜和疊層衍射成像來(lái)表征構(gòu)建系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,反復(fù)調(diào)整以確保材料的最優(yōu)效果。
 
  科學(xué)“吃土”可治療腸道疾病
 
  從自然界中無(wú)機(jī)和有機(jī)結(jié)合的思考,到創(chuàng)新性地將隨處可見(jiàn)的土壤應(yīng)用到科學(xué)研究中,仿照土壤結(jié)構(gòu)將材料與微生物更好結(jié)合,這是科研團(tuán)隊(duì)在材料領(lǐng)域的又一創(chuàng)新突破。
 
  那么,如何證實(shí)研究成果對(duì)腸道微生物具有調(diào)節(jié)作用呢?

  可食用“人造土”助力腸道微生態(tài)示意圖。研究團(tuán)隊(duì)供圖
 
  為此,研究團(tuán)隊(duì)建立了一個(gè)腸道微生物發(fā)生紊亂的小鼠模型,小鼠“吃”掉研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的土壤仿生材料后,發(fā)現(xiàn)其紊亂的腸道微生物菌群有所恢復(fù),并重新建立生態(tài)模型;另外發(fā)現(xiàn)該材料還可以用于治療葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)形成急性的腸炎。通過(guò)土壤仿生材料對(duì)小鼠模型治療實(shí)驗(yàn),證實(shí)對(duì)腸道微生物群的調(diào)節(jié)功能和治療腸炎,說(shuō)明“吃土”可以治療腸道疾病。
 
  “我們的研究成果主要有兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域,一個(gè)是促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)并提高微生物合成生物基化學(xué)品的效率,另一個(gè)調(diào)節(jié)腸道微生態(tài),從而達(dá)到治療腸道疾病的效果。”高翔說(shuō)。

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