综述：无机纳米酶生物医学应用的最新进展与展望

《Biomaterials Science》：Recent developments and prospects of inorganic nanozymes for biomedical applications

本综述系统阐述了无机纳米酶（nanozymes）作为新型模拟酶材料在生物医学领域的最新进展。文章总结了其结构、合成方法、催化机理，重点评述了在疾病诊断、治疗及药物递送系统（drug delivery systems）中的应用，并探讨了改性、多功能化策略，最后展望了未来发展挑战与前景，为相关研究提供了重要参考。

　　

无机纳米酶：生物医学领域的革命性催化材料

近年来，无机纳米酶的发展为纳米技术领域带来了革命性变化。这类材料展现出类似天然酶的催化活性，同时具备更高的化学稳定性、更强的环境适应性以及在极端条件下保持活性的能力，使其在生物医学领域具有广阔的应用前景。

结构、合成与催化机理

无机纳米酶的结构多样，涵盖了金属、金属氧化物、碳基材料等多种无机纳米材料。其合成方法也各不相同，包括水热法、溶胶-凝胶法、热分解法等，这些方法能够精确控制纳米酶的尺寸、形貌和表面性质，从而调控其催化性能。催化机理方面，无机纳米酶主要模拟了天然过氧化物酶（POD）、氧化酶（OXD）、过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）等的活性。其催化过程通常涉及底物在纳米酶表面的吸附、活化及电子转移等步骤。例如，类过氧化物酶纳米酶能够催化过氧化氢（H₂O₂）分解产生高活性的羟基自由基（·OH），这一特性在肿瘤治疗中发挥着重要作用。

生物医学应用的最新进展

在诊断应用方面，无机纳米酶因其高催化效率和稳定性，被广泛用于构建高灵敏度的生物传感器（biosensors）。例如，基于纳米酶的比色或荧光传感器可用于检测疾病相关的生物标志物，如葡萄糖、核酸、蛋白质等，为早期诊断提供了有力工具。

在治疗应用领域，纳米酶展示出巨大的潜力。特别是在肿瘤治疗中，利用其类过氧化物酶活性，纳米酶可以在肿瘤微环境（TME）中催化过量的H₂O₂产生细胞毒性的·OH，从而实现化学动力学治疗（CDT）。此外，一些纳米酶还具有多种酶模拟活性，可以协同清除活性氧（ROS）或调节氧化应激水平，用于治疗炎症性疾病或神经退行性疾病。

在药物递送系统（DDS）中，无机纳米酶不仅作为载体负载治疗药物，其自身的催化活性还可以响应特定的微环境刺激（如pH、H₂O₂）来控制药物的释放，实现智能化的协同治疗。

新型无机纳米酶的改性与多功能化

为了进一步提升其生物相容性、靶向性和催化效率，研究人员对无机纳米酶进行了多种改性策略。表面功能化，例如修饰聚乙二醇（PEG）、靶向分子（如叶酸、多肽）或生物相容性聚合物，可以改善其在体内的循环时间和靶向积累。多功能化是另一个重要方向，通过将纳米酶与其他功能材料（如光热剂、光敏剂、磁性纳米粒子）结合，构建具有诊断与治疗一体化功能的纳米平台，例如用于磁共振成像（MRI）引导的肿瘤协同治疗。

挑战与展望

尽管无机纳米酶研究取得了显著进展，但仍面临一些挑战。其催化特异性相较于天然酶仍有差距，体内长期生物安全性和代谢途径需要更深入的研究。此外，大规模制备的均一性和成本问题也是未来临床转化需要克服的障碍。展望未来，通过理性设计优化纳米酶的结构与活性，开发具有更高选择性和智能响应性的新型纳米酶，以及深入开展系统的临床前和临床研究，将极大推动无机纳米酶在生物医学领域的实际应用。

总之，无机纳米酶作为一种前景广阔的仿生催化材料，正在生物医学领域展现出巨大的应用潜力和研究价值。随着对其机理研究的深入和技术的不断创新，无机纳米酶有望为疾病诊断和治疗带来新的突破。