炎症性肠病（IBD）是一组以肠道慢性炎症、氧化应激失衡和肠道菌群失调为特征的疾病，严重影响患者生活质量。传统口服药物，特别是益生菌和抗氧化剂，面临胃酸环境失活、肠道滞留时间短、靶向性差等挑战，限制了其疗效。近年来，基于活性驱动的微纳机器人技术为药物递送提供了新思路，其中，具有天然运动能力的微藻因其可自推进、生物相容性好等特点备受关注。然而，如何使微藻机器人既能抵御胃酸侵蚀，又能在特定的肠道炎症部位精准驻留，以实现长效、靶向的药物释放，是该领域亟待解决的关键问题。

2026年1月6日，《Nature Communications》发表研究“Stress-trained microalgae robots with probiotics backpack and intestinal brake for inflammatory bowel disease management”，构建了一种集成了“动力、保护、靶向、治疗”多功能的智能生物混合微藻机器人。

首先，研究人员对雨生红球藻（HP）进行应激训练（氮饥饿、持续光照、弱酸），成功诱导其细胞壁结构性增厚以抵御胃酸侵蚀，同时激活其内源性生物合成途径，大量积累强效抗氧化剂虾青素（AST）。经此训练的HP本身即成为一个兼具抗逆性、自推进能力和治疗功能的“活体微型底盘”。其次，为克服益生菌口服递送的难题，研究选用大肠杆菌Nissle 1917（ECN），并用聚多巴胺（PDA）对其进行表面包被。PDA涂层不仅为益生菌提供了物理保护，使其在胃酸中存活率大幅提升，更重要的是赋予了其对肠道黏膜，尤其是炎症部位的增强粘附特性，这正是实现“肠道刹车”功能的核心。最后，研究团队通过在HP表面修饰主分子β-环糊精（β-CD），在PDA包被的ECN表面修饰客分子金刚烷（ADA），利用二者间特异、可逆的超分子主-客体相互作用，将益生菌复合体（ECN@PDA）如同“背包”一般，牢固且可控地锚定在微藻“底盘”上，从而构建出最终的生物混合机器人ECN@PDA@HP。

图1. EcN@PDA@HP机器人的构造示意图及其治疗IBD的机制。

关键性实验结果首先体现在治疗急性结肠炎的综合获益上。在DSS诱导的小鼠急性结肠炎模型中，相比单用EcN@PDA、单用HP或二者简单混合，EcN@PDA@HP更显著地抑制体重下降、降低疾病活动指数（DAI），并减轻便血表现。解剖学指标上，其结肠长度更接近健康状态。组织学（H&E）进一步显示，模型组存在典型的黏膜上皮脱落、隐窝结构紊乱、杯状细胞减少与炎症细胞浸润，而EcN@PDA@HP组可见黏膜结构更完整、隐窝排列更有序、炎症浸润明显减轻，并伴随杯状细胞恢复，提示屏障修复与炎症缓解同步发生。

研究团队在多种小鼠结肠炎模型中对ECN@PDA@HP的治疗效果进行了系统验证。在右旋葡聚糖硫酸钠诱导的急性和慢性结肠炎模型中，ECN@PDA@HP口服治疗能够有效阻止体重下降、减轻结肠缩短、降低疾病活动指数，并显著改善结肠组织的病理学损伤。在鼠伤寒沙门氏菌感染诱导的结肠炎模型中，该系统同样展现出良好的治疗效果，能够减少病原菌定植。此外，肠道菌群测序分析进一步证实，ECN@PDA@HP治疗能有效恢复因结肠炎而紊乱的菌群结构，例如增加与抗炎相关的拟杆菌门丰度，降低与炎症相关的变形菌门及特定有害菌属（如大肠杆菌-志贺氏菌属）的丰度。在长达30天的安全性评估中，未观察到该制剂对小鼠血液生化指标及主要器官产生明显毒副作用，显示出良好的生物安全性。

图2. EcN@PDA@HP机器人的的制备和表征

 本项研究的展望与意义在于，它不仅仅是开发了一种新的IBD候选疗法，更展示了一种创新的、模块化的口服活性生物制剂递送平台。该平台巧妙地利用了微藻的天然生物合成能力和自主运动特性，结合了益生菌的治疗功能和智能生物材料的靶向粘附能力，实现了对复杂胃肠道环境的智能响应和精准治疗。其“活性递送+定点释放+协同治疗”的模式，为解决口服益生菌和生物活性物质的递送难题提供了通用性思路。未来，这一策略有望扩展到治疗其他胃肠道疾病，如肠道感染、结肠癌等。当然，在迈向临床转化的道路上，仍面临规模化生产的稳定性、批次一致性、长期储存稳定性以及明确监管路径等挑战。未来的研究可以聚焦于优化培养和组装工艺、探索更稳定高效的微藻-益生菌复合方法，并与工业界和监管机构合作，共同推动这类智能生物混合机器人的实际应用。总之，这项工作为下一代口服生物疗法开辟了充满前景的新方向。

参考文献：

[1] Luo, R., Liu, J., Dai, L., Duan, T., Zhang, Q., Gao, C. and Wang, R., 2026. Stress-trained microalgae robots with probiotics backpack and intestinal brake for inflammatory bowel disease management. Nature Communications (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-025-66692-x