铜(II)-乙酰左旋肉碱复合物：一种新型多功能细胞内金属催化剂(SIMCat)的开发与抗氧化活性研究

研究人员针对抗氧化酶(SOD/CAT/GPx)协同作用机制，开发了铜(II)-乙酰左旋肉碱复合物(CuALC)作为多功能细胞内金属催化剂(SIMCat)。该复合物同时具备超氧化物歧化(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)和过氧化物酶活性，IC50达2.89 μM，催化效率kMcCF为6.14×106 M-1s-1，其自发结合BSA的特性(Kb=2×103 M-1)为开发低剂量高效催化药物提供了新思路。

　　

在生物医药领域，氧化应激引发的疾病治疗始终面临重大挑战。天然抗氧化酶如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)虽然能协同清除活性氧(ROS)，但存在稳定性差、易被蛋白酶降解等问题。更棘手的是，这些酶在体内需要共同作用——SOD将O₂^•-转化为H₂O₂后，仍需CAT或GPx进一步分解，单一酶制剂难以实现全面防护。阿根廷国立拉普拉塔大学（Universidad Nacional de La Plata）的研究团队另辟蹊径，设计出铜(II)-乙酰左旋肉碱复合物(CuALC)，这种小分子细胞内金属催化剂(SIMCat)能同时模拟三种酶的活性，相关成果发表在《Journal of Molecular Structure》。

研究采用元素分析、FTIR（傅里叶变换红外光谱）、拉曼光谱、EPR（电子顺磁共振）、XANES（X射线吸收近边结构）等表征技术，结合动力学实验和BSA（牛血清白蛋白）结合研究。通过超氧化物歧化反应、酚红溴化、邻苯三酚氧化等实验评估催化活性，并利用荧光猝灭法测定蛋白结合能力。

材料与方法
合成双核铜配合物[Cu₂(ALC)₂(CH₃COO)₂(H₂O)₂]Cl₂·H₂O，通过多光谱技术确认其结构。生物催化测试显示，CuALC能有效清除O₂^•-和H₂O₂，其GPx模拟活性(k_cat/k_m=260.48 M^-1min^-1)优于已知硒化物。

Biocatalytic determinations
复合物展现三重催化功能：SOD样活性IC₅₀为2.89 μM；卤代过氧化物酶活性使酚红溴化效率达1.62×10⁵ M^-1min^-1；对邻苯三酚氧化的底物亲和力(k_m=5.65×10^-5 M)显著。

Binding-albumin studies
自发结合BSA的结合常数K_b=2×10³ M^-1，表明其良好的生物相容性和药物递送潜力。

这项研究开创性地实现了单分子多酶模拟，其意义在于：突破天然酶"各司其职"的限制，通过Cu(II)/Cu(I)氧化还原对协同催化，为开发抗阿尔茨海默病、动脉粥样硬化等氧化应激相关疾病的催化药物提供了新范式。复合物在生理条件下的稳定性与低毒性特征，使其相比传统金属药物更具临床应用前景。