论文部分内容阅读
纳米酶,具有生物催化活性的纳米材料,可以模拟天然酶,被广泛应用于各个领域。尽管纳米酶克服了天然酶制备复杂、价格昂贵、稳定性差、循环利用率低的问题,其仍面临许多挑战,如催化活性低,特异性和选择性差,缺乏靶向性,机理不明确,原子精密结构和三维结构信息充满未知等。这些缺点严重限制了纳米酶在生物领域的应用。本论文从解决纳米酶的上述问题出发,合成新一代纳米酶,应用于癌症治疗、细菌清除和抗氧化等各个领域。同时,我们解决了银纳米粒子（AgNPs）在生物应用中活性低、毒性大的问题。取得的成果概括如下:1、虽然缩小纳米酶的尺寸会提高催化性能,但是会增加其表面自由能,加剧纳米酶聚集,导致催化能力丧失。为了克服此局限性,我们首次将有序结晶的金属有机骨架（MOFs）作为前驱体,成功制备了均匀分散的超小纳米酶（n-CeO2NSs）。与预期结果一致,n-Ce02NSs表现出优异的类氧化酶活性,ATP剥夺能力和多孔结构。这些特性赋予纳米酶优异的的氧化损伤、降低能量供应以及负载药物的能力,使其在协同癌症治疗中具有很好的前景。2、纳米酶具有固有的生物催化活性、良好的生物安全性和广谱的抗菌活性,有望成为新一代的“抗生素”。然而,由于其缺乏细菌捕获能力和具有相对较低的催化活性,它们的抗菌效果远远不能令人满意。在此,我们首次报道了一种可以一步法构建富含缺陷活性位点的粗糙纳米酶的策略。实验和理论研究表明,该方法可以同时提高纳米酶的催化活性和与细菌的结合能力,并使纳米酶对耐药性革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌表现出良好的抗菌效果。3、脓毒症具有过量产生多种活性氧氮物种（RONS）的特征,继而在世界范围内造成高的发病率和死亡率。尽管纳米酶已经取得了很大进展,但是由于已开发的纳米酶的特异性及低活性问题,不能快速消除所有RONS。在这里,我们报告一种新的Co/PMCS单原子酶,其具有原子分散的钴-卟啉不饱和配位的活性中心,可以快速清除多重RONS,其活性明显高于纳米酶。最终,它可以降低促炎细胞因子水平,保护器官免受损害,并提高感染脓毒症和菌血症的小鼠的生存率。4、AgNPs已被用作广谱抗菌剂,其毒性源于局部释放的Ag+。然而,残留的AgNPs核会对人类产生潜在风险,并且会造成贵金属的浪费。在此,我们将最少的Ag+注入到半胱氨酸修饰的二硫化钼中,并涂覆一层阳离子聚电解质,以构建良性的高效抗菌“弹库”。与等量的硝酸银相比,该体系提高了广谱抗菌活性,这是由于其可以在微生物的细胞壁局部释放大量的Ag+。更重要的是,该抗菌体系还表现出良好的生物安全性,被成功应用于治疗伤口感染,并且可以避免Ag的浪费。