锰掺杂PCN224纳米酶的生物转化命运及其对人胎盘体外酶活性和安全性的影响研究

推荐：研究人员针对妊娠期炎症治疗中传统疗法疗效有限且存在副作用的问题，开展了Mn@PCN224纳米酶在胎盘模型中的生物转化及安全性研究。通过系统表征发现该纳米酶在生物介质中快速分解并释放Mn-TCPP复合物，但超氧化物歧化酶(SOD)活性得以保留，且未损害胎盘屏障功能与内分泌活性。这项研究为妊娠炎症的纳米酶治疗设计提供了关键稳定性与安全性依据。

　　

妊娠期慢性炎症与流产、死产、早产等严重并发症密切相关，但现有抗感染和抗炎疗法存在疗效不足和潜在副作用等问题。纳米酶因其模拟天然酶的催化特性成为治疗新策略，其中单原子纳米酶(SAzyme)凭借优异的底物亲和力和催化活性备受关注。然而，这类材料在生物环境中的稳定性及其对疗效和安全性的影响尚不明确。瑞士联邦材料科学与技术实验室(Empa)的研究团队在《Nano Today》发表研究，首次揭示了锰掺杂PCN224(Mn@PCN224)纳米酶在胎盘模型中的生物转化机制及其生物学效应。

研究采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、透射电镜(TEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)和拉曼光谱等技术，结合人胎盘滋养层细胞(BeWo b30)与脐静脉内皮细胞(HUVECs)共培养模型，系统评估了纳米酶的稳定性、催化活性和生物相容性。

Mn@PCN224的合成与表征
通过Zr₆簇与四(4-羧基苯基)卟啉(H₂TCPP)配位构建PCN224框架，再掺杂锰形成Mn-TCPP复合物。电镜显示90nm和208nm两种粒径的纳米酶均呈球形，锰含量占金属组成的14-15%。该结构成功模拟天然MnSOD活性中心，在超纯水中表现出94%的SOD样活性。

生物介质中的快速分解
在胎盘细胞培养基(BM)中，纳米酶6小时内锰释放达88%，EDX-STEM显示锰含量从14.9%骤降至1.9%。磷酸盐和血清蛋白是主要促分解因素，但UV-Vis和拉曼光谱证实锰始终以Mn-TCPP形式存在，未发生脱金属或转金属现象。

酶活性的动态维持
尽管纳米酶骨架解体，释放的Mn-TCPP仍保留SOD活性。6小时后，固体组分活性降至36%，而液体组分活性升至42%，表明活性中心暴露增加可能增强催化效率。

胎盘模型的安全性验证
ICP-OES显示90nm纳米酶的胎盘转运量更低(0.5% vs 208nm的1.3%)。共培养模型中，100μg/mL剂量下未观察到细胞毒性、屏障完整性破坏或hCG分泌异常。TEM证实细胞内纳米酶存在于内溶酶体中，锰逐渐释放但未引发亚细胞结构损伤。

该研究突破性地揭示了PCN224基纳米酶在生理环境中的不稳定性，为优化其作为抗炎疗法的设计提供了关键依据：一方面，可控的Mn-TCPP释放可能增强抗氧化疗效；另一方面，纳米尺寸调控可减少胎盘穿透风险。研究建立的综合评估框架——从分子水平生物转化到器官水平安全验证——为妊娠纳米医学的转化研究树立了新范式。未来通过表面修饰或缓释设计，有望开发出兼具稳定性和靶向性的新一代胎盘炎症治疗策略。