西北农林科技大学化药学院王进义、涂琴教授在纳米酶治疗领域取得新进展

近日，化学与药学院农业微纳米分析创新团队王进义、涂琴等在《Advanced Science》发表了题为“ZnFe Layered Double Hydroxide Nanosheets Loaded with Cu Single-Atom Nanozymes with Multi-Enzyme-Like Catalytic Activities as an Effective Treatment for Bacterial Keratitis”的研究论文，该团队通过精准设计合成新型纳米酶制剂，成功构建了具有多重生物催化功能的纳米诊疗体系，实现对细菌性角膜炎的快速而精准治疗。化学与药学院硕士研究生王珂珂为本论文第一作者，化学与药学院涂琴教授、王进义教授、动物医学院张欣珂副教授为本论文的共同通讯作者。

目前，角膜损伤已成为全球视力障碍或失明的主要原因，其发病率仅次于白内障。而细菌性角膜炎在临床中发病率最高，然而，由于角膜独特的解剖学、生理学及结构特征，导致药物被角膜表面迅速清除，造成局部给药的生物利用度不足5%。而抗生素的过度使用已导致耐药细菌的产生。因此研发快速、精准且无毒的细菌性角膜炎治疗方法，显得尤为重要。

本研究开发了一种新型纳米酶DT-ZnFe-LDH@Cu，其由ZnFe-层状双氢氧化物（ZnFe-LDH）负载铜单原子纳米酶（Cu-SAzymes），并在单宁酸（TA）交联剂存在下，与氨基化葡聚糖（Dex-NH2）连接而成。DT-ZnFe-LDH@Cu中的Dex-NH2能够穿透细菌生物膜，并通过静电相互作用粘附在生物膜上。在酸性条件下，DT-ZnFe-LDH@Cu显示出类过氧化物酶（POD）和类氧化酶（OXD）活性，催化H2O2 转化为•OH、O2•– 和1O2，从而有效杀死细菌。而在中性和碱性条件下，类过氧化氢酶（CAT）活性使得纳米酶能够将过量的活性氧（ROS）转化为O2，有效缓解缺氧并调节炎症反应。与市售妥布霉素滴眼液相比，DT-ZnFe-LDH@Cu在治疗铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）引起的角膜细菌感染兔模型时，展现出更为卓越的治疗效果。本研究进一步进行了角膜组织学分析，结果显示促炎因子 TNF-α 和 IL-1β均下调，而抗炎因子IL-10上调，以及CD86表达下调和CD206表达上调之间的变化，从而使巨噬细胞从M1极化到M2，进一步证明DT-ZnFe-LDH@Cu能在细菌性角膜炎的治疗中实现从抑菌到抗炎的转变。此外，DT-ZnFe-LDH@Cu还下调了α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）的表达，防止疤痕形成并促进角膜愈合。本研究为细菌性角膜炎的治疗提供了一种创新理念，展现出显著的科学价值与临床应用潜力。

该研究得到了国家自然科学基金、陕西省科技计划和西北农林科技大学首批院级创新团队等项目的资助。

全文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202411999

编辑：张晴

终审：刘玉峰