纳米酶,即具有酶催化活性的纳米材料。与天然酶相比,纳米酶因价格便宜、制备简单、稳定性高及可调的催化活性等优点而被广泛应用。这些纳米酶可以模拟多种氧化还原酶的催化过程,从而调控生物体内氧化还原水平。本论文介绍了基于纳米酶治疗体系的构筑及其应用,并从其在生物领域的应用出发,设计了一系列基于纳米酶的药物,并阐述了它们对机体内活性氧(ROS)的调控作用以及在各种氧化应激相关疾病治疗中的应用。在此,我们既制备了可以清除细胞内ROS的抗氧化纳米酶,也设计了能够增加机体内ROS的过氧化物纳米酶。取得的成果概括如下:1、酶替代疗法在治疗酶缺乏相关疾病方面具有巨大的潜力。然而,有毒中间产物的生成和酶的不稳定性严重限制了其治疗效果。我们设计并构建了一种新型抗氧化纳米酶体系用于高效、友好的治疗高尿酸血症。它的主要特点是尿酸酶-铂纳米颗粒(PtNPs)串联催化体系和外部二氧化硅保护层。该体系不仅具有较高的尿酸(UA)降解活性,而且对极端pH、高温、蛋白酶等多种不良因素具有较强的抵抗能力。此外,利用自身的过氧化氢酶活性,PtNPs可有效清除有毒的中间产物过氧化氢(H2O2)。细胞和活体实验均证实该体系的显著治疗效果且无明显毒副作用。2、多种纳米酶体系已经被用于治疗细菌感染。然而,大多数纳米酶的最佳反应条件是pH值为3-4的强酸性环境,这一点严重限制了它们在pH为中性的生物体系中的治疗效果。另外,直接引入相对高浓度且有毒的H2O2也会对正常组织产生严重的损害。我们构建了一种良性且自活化的金属有机框架(MOF)杂交纳米催化剂用于体内伤口愈合。该杂交纳米催化剂由高催化活性的二维(2D)MOF作为过氧化物模拟酶物理吸附葡萄糖氧化酶(GOx)制备而成。GOx可以催化无毒的葡萄糖生成丰富的葡萄糖酸和H2O2,这避免了有毒H2O2的直接使用,因此最小化了毒副作用。同时,反应过程中产生的葡萄糖酸可以将体系的pH值降低至3-4,从而显著活化了 2D MOF的过氧化物酶活性。随后,被活化的2D MOF将生成的H2O2催化生成高毒性的·OH,最终导致细菌死亡。3、肿瘤激活的超小型纳米酶发生器用于肿瘤深层渗透及治疗是一种前所未有的设计策略。它可以克服传统的活性氧(ROS)体系的肿瘤渗透障碍以及用于肿瘤深层治疗的致命缺陷如外部能量有限的组织穿透能力、ROS的生成严重依赖于氧气以及ROS体系的非特异毒性等。基于此,我们将GOx与具有过氧化物酶活性的超小石墨烯量子点(GQDs)同时整合于pH敏感的沸石咪唑酯骨架-8(ZIF-8)内部。在微酸性条件下,GOx催化瘤内葡萄糖原位生成丰富的葡萄糖酸,葡萄糖酸的生成使得ZIF-8发生降解并释放出具有增强肿瘤渗透性能的GQDs。重要的是,渗透的GQDs纳米酶可在没有氧气参与和外部能量输入的情况下直接将内源性化学能转化为ROS以用于深层催化治疗,从而彻底避免了传统ROS试剂在肿瘤中心极其缺氧环境下的失活。