南湖新闻网讯(通讯员 吴阳宋智勇)近日，我校农业微生物国家重点实验室韩鹤友教授课题组在纳米马达技术治疗幽门螺旋杆菌研究上取得新进展，设计用一种瓶状硅基纳米马达治疗幽门螺旋杆菌感染的新方法。相关研究发表在Small学术杂志上。

幽门螺旋杆菌（Helicobacter pylori，Hp）是一种革兰氏阴性微需氧型杆菌，2005年，澳大利亚学者马歇尔（Marshall）和沃伦（Warren）因发现“幽门螺旋杆菌以及该细菌对消化性溃疡病的致病机理”获诺贝尔生理学或医学奖。今天，幽门螺旋杆菌感染呈全球性分布，被确定为全球第四大常见癌症——胃恶性肿瘤和流行病学的最强单一危险因素，引起胃癌的风险约为75％。统计数据表明，全球每年诊断出的新胃癌患者超过一百万，其中超过78.3％导致死亡。

瓶状硅基纳米马达结构

针对治疗幽门螺旋杆菌感染的问题，韩鹤友教授团队巧妙设计了一种瓶状硅基纳米马达（Si NBs）。这种瓶状硅基纳米马达纳米瓶具有疏水性外表面、亲水性内核、大腔室和狭窄的开口。这种独特的不对称大腔物理结构为药物存储提供了良好条件，并可以用作药物输送的纳米马达。

硅基纳米马达杀灭Hp过程

在实验过程中，药物克拉霉素（CLA）、纳米CaO2和Pt NPs通过两亲相互作用装载在大腔体内；接着纳米马达输送到胃腔后，CaO2可以通过在胃中前进时迅速消耗质子，在时间和物理上改变局部酸性环境，从而可以有效地将胃中的pH值中和至中性，以避免降低药物的功效，也避免了由于长期使用质子抑制剂（PPI）引起的慢性毒性。与此同时，周围环境的能量或燃料被转换为动能，然后向前推动纳米马达运动以保证前药最大程度的释放和功效。

实验表明，纳米马达可以通过CaO2的化学反应快速消耗胃酸或暂时中和胃酸，产物H2O2被Pt NPs催化分解为大量的O2，并通过狭窄的开口从纳米马达中排出，也推动了纳米马达运动，并释放出用于治疗幽门螺旋杆菌感染的药物。

研究人员介绍，CaO2与胃酸反应能够快速的消耗质子，在不影响正常胃功能的情况下中和胃酸。这种温和的中和方法可以在短时间内恢复健康并避免不可逆转的损害，因此纳米马达可能成为PPI的有吸引力的替代物。

动物活体实验结果

在动物活体实验中，15 mg纳米马达可以安全、快速地中和胃酸，同时释放前药以达到良好的治疗效果，而不会引起急性毒性。小鼠体内的幽门螺旋杆菌浓度比对照组低2.6个数量级。给药后一天之内，胃酸恢复到正常pH，避免影响正常的胃功能和造成急性毒性。

科研人员总结道，酸驱动的纳米马达可以有效地加载临床剂量的药物，在无需使用PPI的情况下，即可承受恶劣的胃酸环境以达到抗菌效果。这一成果有望可开发成新型安全的胃病治疗方法，成为治疗幽门螺杆菌感染的活性装置。同时，纳米马达作为一种新型的输送技术，这种电机驱动的输送方法有望治疗多种胃肠道疾病。

审核人：韩鹤友

【英文摘要】

Helicobacter pylori (H. pylori) infection has ≈75% probability of causinggastric cancer, so it is considered to be the strongest single risk factor forgastric malignancies. However, the harsh gastric acid environment hascreated obstacles to medical treatment. This work reports a nanomotorwith a bottle-shaped container that can be loaded with small molecules ofclarithromycin, nano calcium peroxide (CaO2), and Pt nanoparticles (Pt NPs)by ultrasound. Nanomotors can quickly consume gastric acid through thechemical reaction of CaO2to temporarily neutralize gastric acid. The producthydrogen peroxide (H2O2) is catalytically decomposed into a large amountof oxygen (O2) by Pt NPs. The local concentration gradient of O2bubblescauses it to be expelled from the nanobottles through a narrow opening, andthen push the nanobottles forward to provide maximum release and prodrugefficacy. Experiments in animal models show that 15 mg nanomotors cansafely and quickly neutralize gastric acid in the stomach and simultaneouslyrelease prodrugs to achieve good therapeutic effects without causing acutetoxicity. H. pyloriburden in mice was 2.6 orders of magnitude lower thanthat in the control group. The stomach returns to normal pH within 1 d afteradministration.

论文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202006877