高分辨化學成像顯微鏡助力結(jié)腸靶向微丸實現(xiàn) “金蟬脫殼” 式精準釋藥

傳統(tǒng)藥物治療結(jié)腸疾病常面臨兩大問題：全身給藥難以精準富集于病灶，副作用較多；局部灌腸雖能直達患處，卻因使用不便導致患者依從性差�？诜�結(jié)腸靶向給藥系統(tǒng)的出現(xiàn)，本是解決這一困境的希望，但多層結(jié)構(gòu)制劑的內(nèi)部微觀質(zhì)量猶如“黑箱”，藥物分布是否均勻？包衣是否完整致密？這些關鍵質(zhì)量屬性，傳統(tǒng)表征技術(shù)難以透視，嚴重制約了其精準開發(fā)與質(zhì)量控制。

mIRage高分辨化學成像系統(tǒng)的出現(xiàn)，為科研界帶來了破局方法！中國醫(yī)學科學院藥物研究所研究團隊，借助這一科研利器，成功開發(fā)并表征了一種基于桑枝生物堿（SZ-A）的“金蟬脫殼”式pH敏感結(jié)腸靶向微丸，相關研究成果以《“Golden cicada-escape” style colon-targeted pellets for ulcerative colitis》為題發(fā)表在《Materials Today Bio》（影響因子10.2）上。

研究綜述

該研究旨在開發(fā)一種基于天然活性成分SZ-A的新型口服結(jié)腸靶向遞送系統(tǒng)，以提高藥物的結(jié)腸靶向效率。研究團隊通過擠出-滾圓和流化床包衣工藝，制備了以殼聚糖和藥物為核心、Eudragit® S100為pH敏感包衣的微丸。

通過全面的體外與體內(nèi)研究，該微丸系統(tǒng)被證實具有超卓的綜合療效。在兩種經(jīng)典的UC動物模型（TNBS與DSS誘導）中，該制劑不僅能顯著改善疾病活動指數(shù)、恢復結(jié)腸長度，更能通過多通路協(xié)同作用發(fā)揮治療功效：有效降低促炎因子（如TNF-α, IL-6）、提升抗氧化酶活性、修復由Claudin-1、ZO-1等蛋白構(gòu)成的腸道上皮緊密連接屏障，并能正向調(diào)節(jié)紊亂的腸道菌群，恢復有益菌豐度。這些結(jié)果充分驗證了其作為一種高效、智能結(jié)腸靶向遞送系統(tǒng)的治療潛力。

核心突破：500nm 分辨率解鎖微觀 “密碼”

研究團隊使用的mIRage高分辨化學成像顯微鏡，采用光學光熱紅外（O-PTIR）技術(shù)，突破了傳統(tǒng)紅外光譜的衍射極限，實現(xiàn)500 nm的空間分辨率，無需熒光標記即可直接對微丸橫截面進行化學成分“拍照”，為科研團隊提供了無可辯駁的可視化證據(jù)。

通過mIRage的高分辨化學成像，研究者獲得了以下結(jié)論：

1. 衣層完整性驗證一目了然：代表Eudragit® S100的信號（如C=O峰）在微丸外圍形成一道連續(xù)、致密且厚度均勻的環(huán)形帶，與內(nèi)部核心成分信號邊界清晰，無相互滲透或明顯缺陷。這從化學層面證實了包衣能有效抵御胃和小腸環(huán)境。

2. 核心成分均勻性證實：代表SZ-A和殼聚糖的信號在微丸核心區(qū)域內(nèi)高度均勻、緊密地混合分布，未出現(xiàn)藥物或輔料的局部聚集區(qū)，保證了每顆微丸都具有一致的藥物含量和粘附性能。

3.  結(jié)構(gòu)關系明晰：精準區(qū)分外層包衣與內(nèi)部核心的化學界限，直觀展示了“核-殼”結(jié)構(gòu)的成功構(gòu)建，為“金蟬脫殼”的釋藥行為提供了物理化學結(jié)構(gòu)基礎。

研究結(jié)論

該研究成功開發(fā)了一種基于桑枝生物堿（SZ-A）的“金蟬脫殼”式口服結(jié)腸靶向微丸，其通過pH敏感的Eudragit® S100包衣實現(xiàn)精準結(jié)腸釋藥，并利用殼聚糖核心的黏膜粘附性延長局部作用，在動物模型中展現(xiàn)出通過抗炎、抗氧化、修復屏障及調(diào)節(jié)菌群等多重機制協(xié)同作用的超卓療效。該研究創(chuàng)新性地引入mIRage高分辨化學成像技術(shù)，以約500 nm的化學特異性空間分辨率，直觀證實了微丸內(nèi)部藥物均勻分布與包衣完整致密的微觀結(jié)構(gòu)，從最根本的微觀物質(zhì)層面揭示了其宏觀高效能的成因。該工作不僅為潰瘍性結(jié)腸炎治療提供了前景廣闊的候選制劑，更通過融合精準遞送系統(tǒng)設計與可視化微觀驗證，為復雜高端制劑的理性設計與質(zhì)量研究樹立了新范式。

高分辨化學成像顯微鏡mIRage

高分辨化學成像顯微鏡mIRage的特有優(yōu)勢：

• 亞微米空間分辨的紅外光譜和紅外成像（~500 nm）；
• 與透射模式相媲美的反射模式下的圖譜效果；
• 非接觸測量模式—使用簡單快捷，無交叉污染風險；
• 很少或無需樣品制備過程(無需薄片), 可測試厚樣品；
• 可透射模式下觀察溶液中的樣品；
• 實現(xiàn)同時同地相同分辨率的IR和Raman測試；
• 熒光顯微成像實現(xiàn)熒光標記樣品快速定位。

mIRage多領域應用：

1.  環(huán)境微塑料

微塑料顆粒（~600 nm）的O-PTIR光譜及成像分析
(引自Microscopy Today, 2022, 17, 3, 76-85)

2. 高分子材料

1210 cm^-1處采集的PP/PTFE的O-PTIR光譜和顯微圖像
(引自Materials & Design, 211 (2021), 17, 110157)

3. 半導體

薄膜晶體管顯示器中污染物的O-PTIR分析

器件表面缺陷的紅外和拉曼光譜同步（同時間、同位置）分析
(引自Microscopy Today, 2020, 28, 3, 26-36)

4. 生命科學

腦組織的明場顯微圖像、O-PTIR光譜及成像分析

5. 文物鑒定

柯羅19世紀繪畫作品中鋅皂異質(zhì)性的O-PTIR顯微光譜及成像分析
(引自Anal. Chem. 2022, 94, 7, 3103–3110)

mIRage國內(nèi)部分發(fā)表文章一覽

南京大學借助mIRage建立了一種新型的塑料表面亞微米尺度化學變化表征方法。該工作發(fā)表在知名期刊Nature Nanotechnology上。

中國農(nóng)業(yè)大學借助mIRage成功實現(xiàn)對玉米粉中痕量微塑料的原位可視化表征。該工作發(fā)表在Science of the Total Environment上。

中國科學技術(shù)大學借助mIRage研究微塑料。該工作發(fā)表在Environmental Science & Technology上。

樣機體驗

為了更好地服務中國客戶，Quantum   Design 中國子公司在北京建立了專業(yè)的客戶服務中心，引入了非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統(tǒng)！歡迎各位老師垂詢。
 
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