铁基纳米酶驱动的智能活性氧疗法：可控催化活性促进感染伤口愈合

本研究针对细菌感染伤口治疗中活性氧(ROS)持续产生导致氧化应激和炎症反应加剧的问题，开发了一种基于金属有机框架(FeNZ)的铁基纳米酶。该纳米酶通过GSH/H2O2调控Fe(II)/Fe(III)比例实现"充电-放电"式催化活性切换，对S. aureus和MRSA的杀菌率分别达97.9%和93.2%，同时通过自衰减催化活性促进伤口愈合(愈合率95.5%)，为耐药菌感染治疗提供了新策略。

　　

细菌感染已成为全球第二大死亡原因，而抗生素耐药性和生物膜形成使得临床治疗陷入困境。传统抗生素对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)等"超级细菌"束手无策，生物膜更可使抗生素效力降低1000倍。更棘手的是，现有纳米酶在杀菌过程中持续产生活性氧(ROS)，虽然能杀死细菌，但过度的氧化应激反而会阻碍伤口愈合，形成"杀菌易、愈合难"的恶性循环。

华中科技大学的研究团队从可充电电池的氧化还原原理中获得灵感，开发出具有可控催化活性的铁基纳米酶(FeNZ)。这种创新材料通过模拟"充电-放电"机制，在杀菌阶段增强活性氧产生，在愈合阶段自动降低催化活性，实现了感染伤口的智能治疗。相关成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》上。

研究采用水热法合成FeNZ，通过TEM、XPS等技术表征其形貌和价态；利用TMB显色法和ESR检测·OH生成能力；采用平板计数法评估对S. aureus和MRSA的抗菌效果；建立小鼠伤口感染模型进行体内验证；通过DHE染色和ELISA分析炎症反应。特别设计了FeNZ-h(高Fe(II)含量)和FeNZ-l(低Fe(II)含量)来验证催化活性调控机制。

【合成与表征】通过水热法合成的FeNZ呈现球形和片层两种形态，XPS证实含有18.39 wt%的铁元素，Fe(II)/Fe(III)比例约为2:1。GSH处理可将Fe(II)比例提升至74%，而H₂O₂处理则降至51.6%，实现了铁价态的可逆调控。

【催化活性】FeNZ在酸性条件下(pH 5.0)表现出浓度依赖的过氧化物酶(POD)样活性，能催化H₂O₂产生·OH。值得注意的是，FeNZ-h的·OH生成能力比原始FeNZ提高30.5%，而FeNZ-l则降低54.3%，证实了"充电-放电"式的活性调控机制。

【体外抗菌】FeNZ(25μg/mL)与低浓度H₂O₂(100μM)联用对S. aureus和MRSA的杀菌率分别达97.9%和93.2%。SEM观察显示细菌膜出现明显破裂，流式检测证实ROS水平显著升高，且该效应可被甘露醇(·OH清除剂)逆转。

【体内治疗】在小鼠伤口感染模型中，FeNZ+H₂O₂组在第16天愈合率达95.5%，显著高于对照组(83.5%)。组织学分析显示该组胶原沉积更有序，炎症因子TNF-α和IL-6水平更低，证实了其在促进组织再生方面的优势。

这项研究开创性地将电池的"充电-放电"原理应用于纳米酶设计，解决了抗菌治疗中氧化应激与组织修复的矛盾。FeNZ通过细菌微环境中的GSH自动"充电"增强活性，又在杀菌过程中通过Fe(II)氧化而"放电"降低活性，实现了催化性能的时空精准调控。该策略不仅对耐药菌和生物膜感染具有广谱杀菌效果，更能创造有利于愈合的微环境，为感染性伤口治疗提供了全新的"智能纳米酶"范式。