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目前，通過清除活性氧（ROS）的抗氧化治療策略是一種高效且通用的治療策略。具有多重抗氧化活性的納米酶可以應對生物體內復雜的活性氧環境。然而，現階段多重抗氧化活性的納米酶存在缺乏設計策略以及多種活性之間往往呈現負相關性（難以同時達到最佳）的問題，這阻礙了納米酶在治療中的應用。

為了克服這些困難，近日，南京大學魏輝教授課題組以尖晶石氧化物ZnMn₂O₄為模型，通過價態工程策略探索八面體位點上的Mn元素的作用，發現其多重抗氧化活性均與Mn⁴⁺含量呈正相關性。因此，通過該策略，構建了一種自級聯抗氧化納米酶LiMn₂O₄，并在細胞水平和炎癥性腸病?（IBD）?模型中驗證了其功效。

圖一錳基尖晶石氧化物的價態工程策略用于設計自級聯抗氧化納米酶增強IBD治療

尖晶石氧化物結構式為AB₂O₄(其中A占據四面體位點，B占據八面體位點)，該調控策略通過Li摻雜ZnMn₂O₄(正型)探究Zn_1-xLi_xMn₂O₄的多重類酶活性的變化。結果該模型材料的多種活性（類SOD、類CAT、類GPx）顯示出隨摻雜量同時逐漸增高的趨勢，XPS的進一步分析揭示了類酶活性與Mn⁴⁺的相關性。基于價態調控的策略，LiMn₂O₄在類SOD、類CAT、類GPx等活性上均取得最佳效果，基于幾種酶反應間的串聯催化，得到了最佳的自級聯抗氧化納米酶。

圖二納米酶多種抗氧化類酶活性與Mn價態之間的關系

在體外研究的基礎上，LiMn₂O₄的杰出抗氧化效果在細胞水平和小鼠的炎癥性腸病中得到了驗證。相比初始的模型材料ZnMn₂O₄，在細胞水平上LiMn₂O₄體現出更顯著地清除ROS的能力，此外特異性熒光探針也驗證了LiMn₂O₄對細胞水平上超氧自由基、雙氧水和羥自由基的調節能力；在動物實驗上LiMn₂O₄展現了良好的治療效果，尤其是在劑量上體現了明確的劑量優勢。

這項研究不僅為多重抗氧化納米酶的設計提供了參考價值，而且拓寬了多重抗氧化納米酶的生物醫學應用潛力。

圖三納米酶在炎癥性腸病中的治療效果

論文信息

A Valence-Engineered Self-Cascading Antioxidant Nanozyme for the Therapy of Inflammatory Bowel Disease

Quan Wang,Chaoqun Cheng,Sheng Zhao,Quanyi Liu,Yihong Zhang,Wanling Liu,Xiaozhi Zhao,He Zhang,Jun Pu,Shuo Zhang,Huigang Zhang,Yan Du,Hui Wei

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202201101

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