仿生矿化纳米硒乳酸菌的制备及其增强羊三联四防疫苗效果的评价

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硒是一种重要的微量元素,作为硒半胱氨酸并入硒蛋白从而参与机体许多重要的生理过程,研究证明适当的硒补充可以增强抗氧化能力,改善免疫功能。但常被用作硒补充剂的无机硒具有安全性差,环境不友好等缺陷。研究证明,微生物转化的纳米硒毒性低安全性高,而富含纳米硒的益生菌被认为是一种可选择的硒补充剂。实验室前期研究证明纳米硒乳酸菌能增强疫苗免疫效果,表现为提升免疫后特异性体液免疫与黏膜免疫,调节Th1/Th2平衡。但目前应用纳米硒乳酸菌增强反刍动物疫苗效果的研究尚未见报道。为了探究纳米硒乳酸菌是否能提升羊疫苗免疫效果,并进一步提升其免疫增强效果,本实验首先对乳酸菌富硒培养进行优化,而后使用金属有机框架材料ZIF-8对纳米硒乳酸菌进行仿生矿化,探究纳米硒乳酸菌与仿生矿化纳米硒乳酸菌对羊三联四防疫苗的提升效果。为纳米硒乳酸菌在反刍动物上的应用做出了探索,为仿生矿化技术在益生菌的应用提供了依据。主要结果如下:(1)通过单因素实验优化培养基中所有组分,结果得出酵母膏、葡萄糖、磷酸氢二钾浓度对乳酸菌富硒培养的生物量与硒转化率有显著影响,而硫酸镁、硫酸锰、Tween-80浓度与生物量、硒转化率的相关性不强。根据单因素实验结果设计正交试验,综合考虑生物量与硒转化率,选用40 g/L酵母膏、50 g/L葡萄糖,6 g/L磷酸氢二钾、0.1 g/L硫酸镁、0.1 g/L硫酸锰、500μL Tween-80,进行发酵培养,OD600nm达到1.3068,硒转化率达到70.33%。(2)利用ZIF-8材料,使用“一锅法”对纳米硒乳酸菌(Se-L)进行仿生矿化,制备得出ZIF-8包裹的纳米硒乳酸菌(ZIF-8@Se-L)。通过扫描电镜与EDS观察到ZIF-8仿生矿化后Se-L表面形态与元素的变化。此外,在包裹后Se-L的Zeta电位由-39.86 m V转变为10.29m V。ZIF-8@Se-L的傅里叶变换红外光谱出现了与Se-L与ZIF-8相似的显著峰,也佐证了ZIF-8对Se-L的成功包裹。(3)使用小鼠判断ZIF-8@Se-L的安全性,实验证明无论皮下或腹腔注射,ZIF-8@Se-L均不会引起体重下降与肾脏毒性。(4)在羊(本动物)上验证Se-L与ZIF-8@Se-L对三联四防疫苗的免疫增强效果。实验证明,Se-L与ZIF-8@Se-L均能显著提升三联四防疫苗免疫后的特异性Ig G与总IgA水平,并且ZIF-8@Se-L效果显著高于Se-L。此外,使用ZIF-8@Se-L替代铝胶作为疫苗佐剂时,可以引起与铝胶相似水平的体液免疫反应,并加速了总IgA的生成。并且Se-L与ZIF-8@Se-L的处理能够增强铝基疫苗引起的Th1反应,调节机体Th1/Th2平衡。本研究证明了纳米硒乳酸菌与仿生矿化纳米硒乳酸菌作为疫苗增效剂在反刍动物中的应用潜力,拓展了仿生矿化技术在益生菌方面的应用。
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