综述：刺激响应性纳米酶促进伤口愈合的机制、设计与应用

这篇综述系统探讨了刺激响应性纳米酶（nanozymes）在伤口愈合中的前沿应用，重点阐述了其通过调控活性氧（ROS）平衡、抗菌活性和微环境修复（如pH/ATP/缺氧）的多重机制，为糖尿病足溃疡（DFU）等慢性伤口治疗提供了纳米医学新策略。

　　

引言

皮肤作为人体最大器官，其修复过程涉及止血、炎症、增殖和重塑四个精密调控的阶段。然而糖尿病患者的高血糖环境会导致ROS失衡、持续炎症和细菌感染，形成难以愈合的慢性伤口。传统敷料缺乏动态响应能力，而兼具天然酶催化特性和纳米材料优势的刺激响应性纳米酶，为这一临床难题提供了突破性解决方案。

生理与病理愈合机制

正常伤口修复中，血小板释放生长因子启动炎症反应，M1型巨噬细胞随后转为M2型促进组织重建。但糖尿病伤口微环境呈现三大特征：1）晚期糖基化终产物（AGEs）积累阻碍角质形成细胞迁移；2）缺氧诱导因子1α（HIF-1α）持续激活导致血管生成异常；3）金黄色葡萄球菌（S. aureus）等病原体形成生物膜。这些因素共同导致"代谢记忆"效应，即使血糖控制后仍阻碍愈合。

纳米酶的分类与功能

抗氧化纳米酶

• 超氧化物歧化酶（SOD）模拟物：如Cu₂Se纳米片可将超氧阴离子（O₂^·-）转化为H₂O₂，其与温敏水凝胶结合后延长了伤口滞留时间
• 过氧化氢酶（CAT）模拟物：MnCoO@PDA/CPH水凝胶通过分解H₂O₂产生氧气，改善缺氧并促进成纤维细胞增殖
• 谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）模拟物：含硒聚合物ZLGs可分解S-亚硝基谷胱甘肽持续释放一氧化氮（NO），同时调节巨噬细胞极化

促氧化纳米酶

• 葡萄糖氧化酶（GOx）：Pd-Ru/GOx级联系统将伤口葡萄糖转化为葡萄糖酸和H₂O₂，后者被Fe₃O₄纳米酶通过芬顿反应转化为羟基自由基（·OH）
• 过氧化物酶（POD）模拟物：单原子FeN₄结构表现出比天然辣根过氧化物酶（HRP）更高的催化效率，在近红外（NIR）照射下活性进一步提升

刺激响应机制

物理刺激响应

• 近红外光：MoWS₂纳米酶在1064nm照射下光热转换效率达36.9%，协同增强POD样活性对抗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）
• 超声波：ZnO@GDY压电纳米酶在超声作用下产生局域电场，使H₂O₂分解效率提升3倍

化学/生物刺激响应

• pH响应：Ni-MOF在感染部位酸性环境中展现POD活性杀菌，中性环境下转为SOD活性抗炎
• ATP响应：Ce-UiO-66-NO₂通过水解ATP产生的磷酸根激活氧化酶活性，破坏细菌能量代谢
• 微环境响应：APT-PtNZs纳米胶囊在细菌透明质酸酶触发下释放，利用伤口高葡萄糖环境实现自供H₂O₂

治疗机制创新

1. 气体疗法：MnO₂纳米片催化内源性H₂O₂产生O₂缓解缺氧，而NO供体聚合物可同步清除生物膜
2. 免疫调节：Au纳米簇通过打破硼酸酯键调控M2型巨噬细胞极化，减少促炎因子TNF-α分泌
3. 级联催化：GOx/POD双酶系统实现葡萄糖消耗-ROS生成-细菌杀灭的闭环反应，避免外源H₂O₂的毒副作用

挑战与展望

当前限制包括：1）金属纳米酶长期生物安全性待验证；2）多刺激响应逻辑门的精确控制；3）大规模生产中的批次差异。未来发展方向应聚焦仿生涂层改性、机器学习辅助设计，以及大型动物模型验证。通过整合诊断-治疗-监测功能，智能纳米酶敷料有望成为慢性伤口管理的变革性工具。