靶向内质网相关线粒体膜的原子级Janus MnSe双原子竹状碳纳米管纳米酶平台延缓椎间盘退变

《Journal of Nanobiotechnology》：A MAM-targeted integrated atomic-precision MnSe janus nanozyme platform inhibits pyroptosis and ferroptosis for intervertebral disc degeneration therapy

　　

摘要

内质网（ER）-线粒体串扰在内质网相关线粒体膜（MAMs）处发生异常，驱动髓核细胞中的氧化应激、钙稳态失调、细胞焦亡和铁死亡，从而加速椎间盘退变（IVDD）。模拟抗氧化酶并重塑氧化应激微环境的纳米酶在IVDD治疗中前景广阔，但其疗效受限于低酶活性和对MAMs靶向性差。为此，我们开发了一种空间限域热解策略，合成N/O共掺杂中空竹状多孔碳纳米管并负载原子级Janus型MnSe双原子，通过与MAM靶向蛋白GRP75及σ1R调节剂CGI1746功能化修饰，获得GC-MnSe_DA/BCNT——一个用于精确干预IVDD的整合纳米酶平台。中空BCNT骨架暴露原子级分散的MnSe活性位点，而MnSeN₅O Janus活性中心通过Se介导的p-d轨道杂化优化Mn的局部电子结构，促进电子转移并降低反应能垒，从而显著提升SOD、CAT和GPx模拟活性。该平台具有高度生物安全性和强效多酶抗氧化活性，可高效清除活性氧（ROS）并抑制脂质过氧化。重要的是，它恢复了MAMs和线粒体功能完整性，维持Ca²?稳态，抑制NLRP3介导的细胞焦亡和铁死亡，从而延缓IVDD进展。本工作为退行性和炎症性疾病的治疗提供了一种高效、安全且精确的新策略。

图形摘要

内质网（ER）-线粒体串扰在内质网相关线粒体膜（MAMs）处发生异常，驱动髓核细胞中的氧化应激、钙稳态失调、细胞焦亡和铁死亡，从而加速椎间盘退变（IVDD）。模拟抗氧化酶并重塑氧化应激微环境的纳米酶在IVDD治疗中前景广阔，但其疗效受限于低酶活性和对MAMs靶向性差。为此，我们开发了一种空间限域热解策略，合成N/O共掺杂中空竹状多孔碳纳米管并负载原子级Janus型MnSe双原子，通过与MAM靶向蛋白GRP75及σ1R调节剂CGI1746功能化修饰，获得GC-MnSe_DA/BCNT——一个用于精确干预IVDD的整合纳米酶平台。中空BCNT骨架暴露原子级分散的MnSe活性位点，而MnSeN₅O Janus活性中心通过Se介导的p-d轨道杂化优化Mn的局部电子结构，促进电子转移并降低反应能垒，从而显著提升SOD、CAT和GPx模拟活性。该平台具有高度生物安全性和强效多酶抗氧化活性，可高效清除活性氧（ROS）并抑制脂质过氧化。重要的是，它恢复了MAMs和线粒体功能完整性，维持Ca²?稳态，抑制NLRP3介导的细胞焦亡和铁死亡，从而延缓IVDD进展。本工作为退行性和炎症性疾病的治疗提供了一种高效、安全且精确的新策略。

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