聚(2-噁唑啉)纳米酶的理性设计：抗氧化与MRI应用的双功能突破

为解决传统无机纳米酶功能局限性和金属基MRI对比剂生物相容性问题，研究人员开展基于阳离子开环聚合（CROP）技术的TEMPO功能化聚(2-噁唑啉)（POx）纳米自组装研究。通过精准调控硝基氧自由基单元在胶束中的空间分布，成功构建兼具高效自由基捕获活性（BODIPY/THF共自氧化实验验证）和优异T1弛豫效能（r1=0.39 mg-1mL·s-1）的纳米酶平台，为氧化应激相关疾病的诊疗一体化提供新策略。

　　

在生物医学领域，氧化应激相关疾病如神经退行性疾病和癌症的诊疗迫切需要多功能纳米平台。传统无机纳米酶存在功能局限性，而金属基磁共振成像（MRI）对比剂有生物相容性隐患。硝基氧自由基（TEMPO）虽具有自由基捕获和顺磁性双重功能，但如何将其精准整合到纳米结构中并保持高效性能仍是挑战。针对这一难题，Milad Ghorbani等研究者在《European Polymer Journal》发表研究，通过分子工程策略设计了一类新型聚(2-噁唑啉)（POx）纳米酶，实现了抗氧化与MRI成像的协同功能。

研究采用阳离子开环聚合（CROP）技术合成三种不同序列结构的共聚物：无规-梯度共聚物M40T10P15、嵌段-无规共聚物M40T10-b-P16和嵌段-梯度共聚物M40-b-T10P15。通过动态光散射（DLS）和透射电镜（TEM）表征纳米自组装体形貌，电子顺磁共振（EPR）光谱分析自由基分布，BODIPY/THF共自氧化实验评估自由基捕获活性，9.4T MRI扫描仪测定弛豫性能。所有实验均采用统计学分析（ANOVA），样本为实验室合成聚合物。

3.1. 纳米自组装体的结构特性

通过DLS和TEM分析发现，M40T10P15具有最小流体力学直径（14.45 nm）和最窄分散度（PDI 0.19），而两种嵌段共聚物尺寸相近（~20 nm）。EPR光谱揭示M40T10P15和M40T10-b-P16的TEMPO单元主要分布于胶束亲水壳层，M40-b-T10P15则集中于疏水核心。所有纳米组装体在PBS中展现7天以上的长期胶体稳定性。

3.3. 自由基捕获活性评估

BODIPY/THF共自氧化实验表明，所有纳米酶均能显著抑制C₁₁-BODIPY消耗（P≤0.0001）。其中M40T10P15在短期（1h）和中期（6h）表现最优，因其小尺寸和高表面可及性促进了自由基捕获的酶促循环。24小时后所有体系活性趋同，证明硝基氧单元在THF氢供体存在下可实现持续再生。

3.4. MRI性能与还原稳定性

MRI弛豫测试显示，M40T10P15具有最高r₁弛豫率（0.39 mg^-1mL·s^-1），其r₂/r₁比值（1.97）满足T₁对比剂标准。抗坏血酸还原实验发现，M40-b-T10P15核心区域的硝基氧更难被还原，但因其水相互作用弱导致MRI信号较弱。

该研究通过CROP技术实现了硝基氧在POx纳米组装体中的精准定位，揭示了"硝基氧空间分布"和"流体力学尺寸"协同影响抗氧化与MRI性能的机制。M40T10P15凭借最优的结构参数（小尺寸、壳层分布）成为最具应用潜力的诊疗一体化平台，不仅为氧化应激疾病治疗提供了新型纳米酶抗氧化剂，还为金属游离MRI对比剂开发提供了新思路。未来需进一步开展体内研究验证其生物应用价值。