干眼病

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复旦大学周行涛教授团队AdvFunct [复制链接]

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超小型铈基金属有机框架纳米酶用于干眼症的高效抗氧化治疗

干眼症是一种常见的眼科疾病,给社会带来了巨大的经济和医疗负担。氧化应激与干眼病的发生密切相关,但由于低效、毒性和生物利用度差,目前临床上几乎没有可用的抗氧化剂。以铈为基础的纳米酶具有良好的模拟酶活性,可以清除活性氧物质。此外,超小的金属有机框架(MOFs)具有更高的药物传递效率、活性氧清除能力和治疗效果。然而,由于合成过程和稳定性的挑战,超小铈基MOFs的开发仍然受到限制。

基于以上问题,复旦大医院周行涛教授、上海理工大学材料与化学学院李贵生教授、复旦大医院杨美教授和黄锦海教授团队构建了一种超小型铈基金属有机框架纳米酶用于干眼症的高效抗氧化治疗。该研究以“EngineeringUltra-SmallCerium-BasedMetal–OrganicFrameworksNanozymesforEfficientAntioxidativeTreatmentofDryEyeDisease”为题,在线发表在《AdvancedFunctionalMaterials》上。

以往制备尺寸可控无机纳米晶体的策略主要是初始成核、生长和成熟,如高温注入、液固相转移等。在本研究中,Ce-MOFs的粒径仅由原料浓度控制(图a)。将反应体积为32mL的不同浓度原料引入聚四氟乙烯内衬的水热高压釜中,在00℃下加热反应h,得到Ce-MOF[0.gH2BDC和2.32g(NH4)2Ce(NO3)6,高浓度]、Ce-MOF2[0.gH2BDC和.6g(NH4)2Ce(NO3)6,中浓度]和Ce-MOF3[0.77gH2BDC和0.g(NH4)2Ce(NO3)6,低浓度]。得到的Ce-MOFs的形貌被鉴定为具有不同特征的纳米颗粒。扫描电镜(SEM)成像初步显示,CeMOFs由不同尺寸的均匀纳米颗粒组成,Ce-MOF、Ce-MOF2和Ce-MOF3中,Ce-MOF、Ce-MOF3的原料输入质量依次减半,其颗粒大小明显减少(图a,SEM)。透射电子显微镜(TEM)观察结果与SEM结果一致,测得Ce-MOF、Ce-MOF2和Ce-MOF3的尺寸分别约为23、36和2nm,表明原料浓度对最终产物形貌的影响明显(图a,TEM)。

由于原料的添加量会影响产物的形貌,因此作者进一步研究了Ce-MOFs的内部结构变化。通过H2BDC的一对羧基与带正电的铈离子之间的配位,形成了Ce-MOFs的三维晶体结构(图2a)。

图.超小Ce-MOF-3纳米酶的形成及抗DED治疗机制示意图

干眼病是一种常见的终身眼部疾病,给人类造成了相当大的医疗和经济负担。本研究通过调整原料浓度,制备了三种不同尺寸的Ce-MOF。与Ce-MOF和Ce-MOF2相比,得到的Ce-MOF3尺寸最小,但XRD和FTIR结果没有差异。所有Ce-MOF均具有较强的体外清除O2?和H2O2活性,分别具有SOD和CAT模拟活性。值得注意的是,Ce-MOF3在清除ROS、抑制细胞内ROS和细胞毒性等方面优于Ce-MOF和Ce-MOF2。此外,超小的Ce-MOF3纳米酶可以有效地渗透到眼组织中,缓解DED症状,具有出色的短期和长期生物相容性,可用于临床转化。

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