慢性伤口的感染控制是临床面临的一大难题，传统抗生素疗法易导致耐药性，效果不尽如人意。活体生物治疗产品（Live Biotherapeutic Products, LBPs）作为一种新兴疗法，通过利用益生菌等活性微生物来对抗病原体、调节局部微环境，为伤口愈合带来了新希望。然而，如何将这些娇嫩的“活体药物”安全、有效地递送到伤口部位，并保护它们在恶劣的伤口环境中存活并发挥功能，是科研人员需要攻克的关键技术瓶颈。常见的封装技术如喷雾干燥、挤出法等，可能在过程中损伤细菌活性，而许多水溶性聚合物制成的纤维敷料在伤口液中溶解过快，无法提供长期保护。因此，开发一种能够同时实现高效封装、活性保护、可控释放且机械性能适宜的伤口敷料材料迫在眉睫。

为了解决这一难题，来自塔尔图大学（University of Tartu）的研究团队在《Materials Today Bio》上发表了他们的最新研究成果。他们独辟蹊径，将微流控技术与静电纺丝技术巧妙融合，开发出一种名为“微芯片静电纺丝”的创新平台技术，用于制备负载活性益生菌的伤口纤维基质。这项研究旨在探索这种新方法能否成功封装益生菌，并在模拟伤口环境的条件下，验证这些被“囚禁”在纤维中的细菌是否依然能生机勃勃地工作和战斗。

为开展研究，研究人员主要运用了几项关键技术：首先是核心的微芯片静电纺丝技术，利用特制的聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流控芯片，使含菌琼脂糖水相与聚合物有机相在芯片内形成微胶囊，并直接被纺入纤维中；其次，通过扫描电子显微镜（SEM）和共聚焦荧光显微镜（CFM）对纤维和细菌的形貌、分布及活性进行表征；再者，利用活/死细菌染色、pH指示剂法以及琼脂覆盖法来评估被封装修饰菌的存活率、代谢活性及其对多种伤口病原体的抗菌功效；最后，还系统测定了纤维基质的机械性能、润湿性和孔隙率等物理参数。

研究人员经过大量预实验，优化了微芯片静电纺丝的工艺参数和配方。他们最终选用了生物可降解的疏水性聚合物聚（L-乳酸-共-乙交酯）（PLC）与亲水性聚合物聚环氧乙烷（PEO）的组合，溶剂为碳酸二甲酯（Me₂CO₃），微胶囊材料为低熔点琼脂糖（0.625 w/w%）。通过微流控芯片的T型结结构，成功在聚合物溶液中原位形成了包裹细菌的琼脂糖微胶囊，并随即进行静电纺丝，得到均匀的纤维。研究还发现，添加PEO可以增加纤维在水性环境中的纳米孔隙率，有利于物质的双向扩散。

研究选用了三种乳酸菌（LAB）：乳酸乳球菌（L. lactis）IL1403、植物乳杆菌（L. plantarum）Fibro 1和鼠李糖乳杆菌（L. rhamnosus）Fibro 2。这些菌株被成功封装并纺入PLC/PEO纤维中。扫描电镜结果显示，负载琼脂糖微胶囊的纤维直径比纯聚合物纤维更小、更均匀。菌株的加入并未显著改变纤维的形态和直径，但提高了纤维基质的孔隙率，使其更具透气性。

接触角测试表明，纯PLC/PEO纤维基质是疏水性的（接触角124°），而加入琼脂糖微胶囊（无论是否含菌）后，材料的亲水性显著增强。机械性能测试显示，含有微胶囊的纤维基质具有更高的穿刺强度和韧性，表明其机械性能得到改善，更适合作为伤口敷料使用。所有纤维基质的厚度均在0.14-0.18 mm之间，较为均一。

通过共聚焦荧光显微镜和活/死细菌染色法，研究人员确认益生菌被成功封装在纤维中。纤维基质中的细菌浓度与纺丝前初始浓度相当，表明纺丝过程没有造成明显的细菌损失。三种乳酸菌在纤维中的存活率分别为：L. lactis IL1403 (42.9 ± 22.6%)、L. plantarum Fibro 1 (23.5 ± 18.8%) 和 L. rhamnosus Fibro 2 (52.4 ± 30.7%)。此外，通过观察pH指示剂溴甲酚紫的颜色变化（紫色变黄色），证实被封装的乳酸菌在24至72小时内能持续产生乳酸，表明其代谢功能正常。

采用琼脂覆盖法评估了负载L. plantarum Fibro 1和L. rhamnosus Fibro 2的纤维基质对几种常见伤口病原体（包括大肠杆菌E. coli、金黄色葡萄球菌S. aureus、铜绿假单胞菌P. aeruginosa和表皮葡萄球菌S. epidermidis）的抑制效果。结果显示出清晰的抑菌圈，证明被封装的益生菌能够产生并释放抗菌物质到周围环境中。尤为重要的是，即使在4°C下储存4个月后，负载L. rhamnosus Fibro 2的纤维基质仍能保持其抗菌活性，显示了良好的储存稳定性。

本研究成功开发了一种创新的微芯片静电纺丝技术，用于制备负载活性益生菌的伤口纤维基质。该技术的独特之处在于将微流控的原位封装与静电纺丝的一次成型相结合，在琼脂糖微胶囊和疏水纤维的双重保护下，显著提高了益生菌在苛刻加工条件和储存过程中的存活率。所制备的纤维基质不仅具有良好的机械性能和适宜的润湿性，更重要的是，其内部形成的纳米孔隙允许营养物质和细菌代谢产物（如抗菌肽和乳酸）进行双向扩散，从而确保了被封装的益生菌能长期保持活性和功能，持续对抗伤口病原体。

与传统的静电纺丝或单一微胶囊化技术相比，该方法有效克服了溶剂毒性、细菌失活和功能丧失等挑战。研究所展示的益生菌在纤维中存活并发挥抗菌功能长达数月，为开发具有长期活性的智能伤口敷料奠定了坚实的基础。这种新型的“活体材料”平台不仅限于伤口治疗，未来通过封装经过基因工程改造的细菌，还有望应用于更广泛的生物医学领域，如按需生产特定治疗分子等。总之，该研究为活体生物治疗产品的局部递送提供了一种强大而通用的技术平台，具有重要的科学意义和临床转化价值。