尺寸依赖性的钌/铈纳米酶能够同步实现ROS（活性氧）的催化清除作用与mtDNA（线粒体DNA）的静电隔离，从而用于牙周炎的治疗

《Journal of Nanobiotechnology》：Size-dependent ruthenium/ceria nanozymes synchronize catalytic ROS scavenging and electrostatic mtDNA sequestration for periodontitis therapy

　　

摘要

线粒体氧化应激和线粒体DNA（mtDNA）的释放越来越多地被认为与慢性疾病（如牙周炎）中的炎症反应加剧有关。虽然基于二氧化铈（CeO₂）的纳米酶已被研究作为抗氧化剂，但其治疗效果仍受到催化性能不佳和与细胞内炎症介质相互作用较弱的限制。在这里，我们报道了一种结构工程化的钌敏化二氧化铈纳米酶平台，旨在调节牙周炎中的线粒体氧化还原失衡和mtDNA驱动的先天免疫激活。该平台通过精确调控Ru物种的排列状态来调节氧化还原活性和表面电正性。在所研究的配置中，掺杂Ru纳米团的CeO₂（Ru_NC–CeO₂）表现出最佳的中间形态：它增强了电子密度，增加了可访问的活性位点，并加强了金属与载体的相互作用，从而提高了类似多酶的活性，有效清除活性氧（ROS）。同时，Ru纳米团的敏化增加了CeO₂的表面正电荷，使其能够有效地静电结合应激释放的细胞质mtDNA。这种结构赋予的双重功能有助于在炎症条件下保护线粒体并减弱巨噬细胞中的mtDNA相关先天免疫激活。系统的尺寸依赖性分析表明，具有中等氧化状态的Ru_NC–CeO₂在人工和生物环境中均表现出优于单原子和纳米颗粒对应物的免疫调节性能。在大鼠牙周炎模型中，局部施用Ru_NC–CeO₂显著减轻了牙龈炎症，抑制了炎症细胞因子的表达，并减少了牙周组织的破坏。总体而言，这项工作为基于纳米酶的牙周炎免疫调节建立了一种结构工程策略，证明了掺杂剂的排列状态决定了线粒体氧化还原稳态与mtDNA介导的cGAS-STING信号通路之间的耦合。

图形摘要

此图像的替代文本可能是由AI生成的。

线粒体氧化应激和线粒体DNA（mtDNA）的释放越来越多地被认为与慢性疾病（如牙周炎）中的炎症反应加剧有关。虽然基于二氧化铈（CeO₂）的纳米酶已被研究作为抗氧化剂，但其治疗效果仍受到催化性能不佳和与细胞内炎症介质相互作用较弱的限制。在这里，我们报道了一种结构工程化的钌敏化二氧化铈纳米酶平台，旨在调节牙周炎中的线粒体氧化还原失衡和mtDNA驱动的先天免疫激活。该平台通过精确调控Ru物种的排列状态来调节氧化还原活性和表面电正性。在所研究的配置中，掺杂Ru纳米团的CeO₂（Ru_NC–CeO₂）表现出最佳的中间形态：它增强了电子密度，增加了可访问的活性位点，并加强了金属与载体的相互作用，从而提高了类似多酶的活性，有效清除活性氧（ROS）。同时，Ru纳米团的敏化增加了CeO₂的表面正电荷，使其能够有效地静电结合应激释放的细胞质mtDNA。这种结构赋予的双重功能有助于在炎症条件下保护线粒体并减弱巨噬细胞中的mtDNA相关先天免疫激活。系统的尺寸依赖性分析表明，具有中等氧化状态的Ru_NC–CeO₂在人工和生物环境中均表现出优于单原子和纳米颗粒对应物的免疫调节性能。在大鼠牙周炎模型中，局部施用Ru_NC–CeO₂显著减轻了牙龈炎症，抑制了炎症细胞因子的表达，并减少了牙周组织的破坏。总体而言，这项工作为基于纳米酶的牙周炎免疫调节建立了一种结构工程策略，证明了掺杂剂的排列状态决定了线粒体氧化还原稳态与mtDNA介导的cGAS-STING信号通路之间的耦合。

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此图像的替代文本可能是由AI生成的。