硅藻|微藻：有望成为医疗领域的“万金油” 团队|伤口|氧气|螺旋藻

小微藻大用途①
编者按微藻是一类个体微小、结构简单的植物。随着生物技术的发展，我们在食品、生物医药、材料、环保、能源，乃至航空航天等领域都能看见它的身影。小小的微藻究竟有着怎样的本领让它能在各领域表现出色？围绕这个问题，生物版今日起特推出“小微藻大用途”系列报道，带您看看微藻的“十八般武艺” 。
结构简单、种类繁多的微藻，广泛分布于海洋、淡水和土壤等生态系统。在这个“大家族”中，个别藻类凭借特殊结构，有望在医用领域一展所长。
近日，浙江大学周民教授团队联合哈佛大学医学院陶伟教授团队，在国际期刊《自然·通讯》发表研究论文介绍，联合团队将钝顶螺旋藻经简单的脱水—复水化处理，装载上辐射防护药物氨磷汀，制备出了可口服的螺旋藻—氨磷汀递送系统。
动物试验结果显示，这一递送系统在整个小肠内表现出全面的防护作用，优于游离药物和肠溶性胶囊，能在不影响肿瘤治疗效果的情况下防止放疗导致的肠道损伤，延长生存期，还可避免氨磷汀的长期毒性，对肠道微生物群稳态起保护作用。
“微藻种类庞大，约有3万多种记录在册，目前只有超过15种微藻被用于医学界。考虑到培养成本和应用价值等条件，医学中常用的微藻种类较多，包括蓝藻门、绿藻门、红藻门等。 ”周民告诉采访人员，由于微藻易获取、易培养且具有独特的表面结构及丰富的活性物质，在生物成像、药物递送、乏氧肿瘤治疗、伤口愈合等方面有巨大的应用价值。
利用活性表面进行药物递送
“传统药物递送系统具有药物作用时间短、生物利用度差、合成困难等缺点。而微藻来源广泛、培养成本低，活性表面大且可有效吸附功能分子、金属元素等，近几年已作为载体被广泛用于药物递送系统的构建。 ”周民说。
比如2020年4月，周民团队在期刊《微尺度》发表成果，利用螺旋藻的特性，将小分子化疗药物阿霉素加载至螺旋藻上，合成载药系统。研究显示，螺旋藻带有负电荷的表面可通过静电吸附装载带正电荷的小分子药物，其细胞膜上的水通道和连接孔也允许小分子通过并进入膜内，显示出了对药物的较高负载效率。
肿瘤细胞在快速增殖中会消耗大量的氧气，导致肿瘤组织内部存在缺氧微环境，这是众多肿瘤治疗方法出现耐受现象的原因之一。靶向供氧到肿瘤部位，是提升放疗和光动力治疗效果的突破点之一。
含有丰富叶绿素的微藻，具备一定的生物传感能力。近年来，许多科研人员着眼于利用微藻光合作用原位产氧，改善肿瘤组织内部的乏氧情况，增强肿瘤治疗效果。
“同时，微藻表面积较大，磁化硅藻可装载大量药物，并在磁场控制下实现靶向运输和药物缓释。 ”周民介绍，团队2年前曾研制出一款微纳机器人，以微藻作为活体支架，附着磁性涂层，在外部磁场控制下，使其定向运动至肿瘤组织，再通过体外光照，让微藻原位产生氧气来减轻肿瘤乏氧微环境，提高放疗效率。
光合作用产氧促进伤口愈合
在伤口处涂些特制药膏，再用激光照射处理，药膏含有的微藻成分即可产生活性氧，会对使伤口感染的厌氧菌进行“阻击”……这类方式如今已不鲜见。
伤口愈合可以分为炎性期、增生期和重塑期三个阶段，每个阶段都有氧气的参与，其中细胞增殖、新生血管生成、胶原合成等修复活动尤其离不开氧气。但伤口中普遍存在的血管破裂或收缩会妨碍供氧，导致组织缺氧，不利于伤口愈合。