综述:纳米酶在生物医学应用中调控活性氧的设计、类酶活性及治疗机制

【字体: 时间:2025年06月17日 来源:Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 5.4

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  (编辑推荐)本综述系统阐述了纳米酶(nanozymes)作为人工合成纳米材料模拟天然酶(如POD/CAT/SOD/OXD-like)的特性,通过调控活性氧(ROS,含1 O2 、·OH、O2 ·- 等)平衡治疗炎症、肿瘤及神经退行性疾病的核心机制,同时探讨了其工业化生产挑战与个体化医疗前景。

  

Abstract
纳米酶作为具有天然酶催化特性的纳米材料,凭借稳定性高、成本低等优势,成为生物医学领域的研究热点。其核心功能是通过模拟过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、氧化酶(OXD)等天然酶的活性,精准调控活性氧(ROS)的动态平衡——既可清除过量ROS缓解氧化应激(如炎症、心血管疾病),亦可催化生成·OH等杀伤肿瘤细胞或病原体。

Introduction
自2007年发现Fe3
O4
的类酶活性以来,纳米酶在疾病治疗中的应用不断拓展。ROS作为双刃剑,其稳态失衡与癌症、阿尔茨海默病等密切相关。例如,类SOD纳米酶Cu2
Se/F127能清除氧自由基促进伤口愈合,而类POD碳量子点则通过激活gasdermin D(GSDMD)通路诱发肿瘤细胞焦亡。

Biomedical applications of nanozymes

  1. ROS清除疗法:类CAT纳米酶分解H2
    O2
    为O2
    ,改善糖尿病创面缺氧;
  2. ROS生成疗法:单原子纳米酶FeSA-OLC在近红外照射下产生活性氧杀灭大肠杆菌;
  3. 肿瘤治疗:酸性TME中类POD纳米酶触发·OH爆发,协同激活细胞焦亡通路。

Challenges
当前纳米酶面临批量生产一致性差、生物相容性评价体系不完善等瓶颈,尚无临床获批产品。未来需结合材料学与生物学手段优化靶向性,例如通过表面修饰增强病灶部位富集。

Individualized medicine
基于患者特异性设计纳米酶剂量和给药方案将成为趋势,如根据肿瘤微环境pH梯度定制催化活性阈值,实现精准治疗。

展望
纳米酶在跨学科融合中展现出巨大潜力,但其临床转化仍需解决毒性、代谢途径等关键问题,为下一代纳米药物开发提供新思路。

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