作者:Thamarasee Jeewandara，Phys
（同organic）有机 用于IBD疗法的具有级联抗活性氧的整合纳米酶设计示意图
(一)抗活性氧的细胞级联酶
由于超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的亚细胞位置不同以及细胞外稳定性有限，这种系统的治疗效果有限
(二)通过将铂纳米粒子包埋在多囊卵巢综合征中，构建用于抗活性氧治疗的级联纳米酶
催化活性位点的纳米级接近促进了级联反应
(三)通过整合型级联纳米酶的治疗，可以有效缓解小鼠的IBD病
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
abb2695 在最近的一份报告中，刘玉凤和中国的一组跨学科研究人员开发了一种集成的纳米酶级联，以消除过量的活性氧(ROS氧自由基)
这种纳米酶模仿超氧化物歧化酶(一组酶)，并结合锰基金属有机框架，将氧自由基转化为过氧化氢
通过实验室和体内实验，研究小组展示了集成级联纳米酶清除活性氧的潜力
作为概念的证明，他们使用级联纳米酶作为有效的治疗方法，缓解了两种形式的炎症性肠病(IBD)——溃疡性结肠炎和克罗恩病
该研究提供了一种构建酶样级联系统的新方法，并阐明了其在体内有效治疗IBD病的前景
这项工作现在发表在《科学进展》杂志上
在生物体内发生的级联催化反应中，多种酶在亚细胞区室中结合，以实现准确的信号转导和有效的代谢
与传统的多步反应相比，这种受限的级联反应是有利的，因为减少了扩散障碍和提高了中间体的局部浓度，从而提高了原子经济性和总的反应
科学家们已经做了大量努力在支架上模拟这种级联系统，但是它们的高成本和低稳定性限制了广泛的实际应用
因此，研究人员在实验室探索了模拟酶来理解和构建级联反应
在这部作品中，刘鹗·阿尔
详述了一种基于单组分纳米酶的高活性级联反应系统，并证明了其在活性氧相关炎症性肠病(IBD)的体内治疗中的作用
酶支架的设计、合成和表征 该团队设计并合成了一种整合超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的模拟级联纳米酶，并将其命名为Pt@PCN222-Mn
为了构建支架，他们在纳米锆基金属有机框架(MOF)中引入了锰(III)卟啉的超氧化物歧化酶样部分和猫样铂纳米粒子，命名为PCN222
整合的构建体(铂@ PCN 222-锰)显示出增强的活性氧清除活性，以保护小鼠免受活性氧相关的IBD病(一种至今无法治愈的慢性疾病)的影响，从而拓宽了级联纳米酶在体内生物医学应用中的潜力
铂@ PCN 222-锰及相关材料的合成与结构表征
(一)铂@ PCN 222-锰的合成工艺
(二)四氯化碳-222锰的透射电镜和扫描电镜图像
(四)聚碳酸酯222-锰、铂@聚碳酸酯222-锰-1、铂@聚碳酸酯222-锰-3和铂@聚碳酸酯222-锰-5的粉末x射线衍射(PXRD)图
(E)铂@PCN222-Mn-1，(F)铂@PCN222-Mn-3和(G)铂@PCN222-Mn-5的透射电镜图像
高分辨率透射电镜和扫描电镜图像
(J)一氧化二氮-锰、铂@一氧化二氮-锰-1、铂@一氧化二氮-锰-3和铂@一氧化二氮-锰-5的吸收光谱
a
u
，任意单位
学分:科学进步，doi: 10
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abb2695 在实验过程中，刘等人
使用核磁共振、傅里叶变换红外光谱和紫外可见光谱测量证实了初步锰基构建体的成功合成
研究小组合成了含有纳米级多孔结构的成分，并用透射电子显微镜和扫描电子显微镜证实了其形成
然后，科学家们开发了三种级联纳米酶，分别命名为Pt@PCN222-Mn-1、Pt@PCN222-Mn-3和Pt@PCN222-Mn-5
其中，铂@ PCN 222-锰-5比迄今为止研究的其他抗活性氧纳米酶具有更高的表面积
级联纳米酶催化活性的研究 清除氧自由基(O2)是抗活性氧级联反应的第一步，因此研究小组研究了合成结构的催化活性，以监测它们类似地消除氧自由基的能力
这项工作强调了锰在卟啉模拟不同酶构建物的超氧化物歧化酶样活性中的关键作用，其中铂@ PCN 222-锰-5构建物在酶模拟物中显示出最高的超氧化物歧化酶样活性
该团队使用电子顺磁共振(EPR)光谱学证实了这一结果
铂@ PCN 222-锰及相关物质清除活性氧的活性
(一)A0 (550纳米)的典型动力学曲线，用于监测在缺少和存在铂、多氯化萘222-锰、铂@多氯化萘222-锰-1、铂@多氯化萘222-锰-3和铂@多氯化萘222-锰-5的情况下，用X和XO还原NBT
O2的消除效率与纳米酶浓度之间的相关性
(C)在铂、PCN 222-锰、铂@ PCN 222-锰-1、铂@ PCN 222-锰-3和铂@ PCN 222-锰-5存在下，H2O2 (50毫米)分解产生氧的典型动力学曲线
前60秒的产氧速度与纳米酶浓度之间的关系
数据显示为平均值±标准差(n = 3)
学分:科学进步，doi: 10
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abb2695 作为生物环境中清除活性氧级联的第二个关键步骤，过氧化氢酶催化过氧化氢分解为水和氧
刘等
因此，通过监测分解过氧化氢产生的氧来监测纳米酶的类过氧化氢酶活性
如前所述，铂@ PCN 222-锰-5在基于MOF的酶模拟物中显示出最高的类过氧化氢酶活性
基于这一结果，刘等人
证实了类超氧化物歧化酶活性是由酶构建体的锰结合部分产生的，而完整的铂纳米颗粒主要负责类过氧化氢酶活性
聚焦酶Pt@PCN222-Mn-5与体内抗炎治疗 为了充分理解级联纳米酶Pt@PCN222-Mn-5的活性，研究小组研究了其协同的类超氧化物歧化酶和类过氧化氢酶活性，并观察到后者的显著协同效应
研究小组选择了纳米酶进行进一步研究，并在细胞毒性研究中用细胞系测试了其功能
在浓度低于80克/毫升时，该纳米酶没有显示出任何细胞毒性，并显示出优异的活性氧物种扫描潜力
铂@ PCN 222-锰-5协同清除活性氧的活性
(一)不同浓度的铂、一氧化二氮-锰、铂+一氧化二氮-锰和铂@一氧化二氮-锰对O2的消除效率
(二)前60秒的产氧速度，铂、多氯化萘-锰、铂+多氯化萘-锰和铂@多氯化萘-锰的浓度不同
数据显示为平均值±标准差(n = 3)
* * * P & lt0
005和* * * * P & lt0
001;ns，不显著；t检验
学分:科学进步，doi: 10
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abb2695 基于实验结果，刘等
在该疾病的小鼠模型中进行体内治疗以治疗溃疡性结肠炎和克罗恩病
由于溃疡性结肠炎是一种炎症性肠病，通常伴有过量产生的活性氧，科学家们测试了铂@PCN222-Mn-5与现有IBD治疗药物的治疗效果
研究小组通过对每只小鼠进行腹膜内注射进行治疗，并观察到铂@PCN222-Mn-5对减轻小鼠溃疡性结肠炎疾病状态的成功治疗效果
该团队使用几个治疗组优化了级联纳米酶的剂量，发现感兴趣的聚焦酶是最有利的
当他们用疾病诱导的小鼠模型对另一种类型的IBD病进行类似的研究时，治疗策略表明级联纳米酶比IBD治疗中使用的传统小分子药物更有效
左:用铂@ PCN 222-锰-5治疗溃疡性结肠炎
(一)动物实验的整体程序(直投式诱导的结肠炎)
(二)每日体重发育10天
小鼠在指定治疗前(第7天)和治疗后(第10天)的体重变化
(四)冒号的图像和(五)指定组中相应的冒号长度
指定组结肠匀浆中白细胞介素-1β和肿瘤坏死因子-α水平
(H)H & amp；在第10天对来自指定组的小鼠的结肠切片进行电子染色
数据显示为平均值±标准差(n = 5)
*损益。0
05，* * P & lt0
01，* * * & lt；0
005和* * * * P & lt0
001;ns，不显著；t检验
照片学分(D):刘玉凤，南京大学工程与应用科学学院
右:用铂@ PCN 222-锰-5进行镉治疗
(一)动物实验的整体程序[2，4，6-三硝基苯磺酸(TNBS)-诱导的结肠炎]
(二)结肠腔内注射三硝基苯磺酸溶液后的每日体重变化
小鼠在指定治疗前(第9天)和治疗后(第12天)的体重变化
(四)结肠长度和(五)指示组结肠的相应图像
数据显示为平均值±标准差(n = 5)
*损益。0
05，* * * & lt；0
005和* * * * P & lt0
001;ns，不显著；t检验
照片学分(E):程远，南京大学工程与应用科学学院
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
abb2695 通过这种方式，刘玉凤和他的同事开发了一种集成的纳米酶来催化级联反应并消除活性氧
整合的纳米酶具有两个空间分离的活性位点，以模拟超氧化物歧化酶和过氧化氢酶
通过实验室实验，他们展示了级联纳米酶的卓越的活性氧清除活性、优异的生物相容性和良好的水分散性
研究小组建立了一个炎症动物模型，以测试级联纳米酶在生物机体中的抗活性氧能力，并确定了它们对溃疡性结肠炎和克罗恩病炎症性肠病(IBD)模型的较高治疗潜力
研究小组优化了纳米酶的浓度，以在动物模型中有效缓解IBD病
该工作为炎症治疗提供了良好的活性氧清除活性，并为构建具有多活性位点的纳米酶在生物医学中的进一步应用提供了一种有前景的方法
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