【介孔MOF纳米颗粒】模拟抗氧化酶的MOF-818纳米酶作为糖尿病慢性伤口治疗的特异性纳米药物：

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摘要
1) 中国科学院长春应化所的董绍俊院士和方幼兴老师报道的文章(J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 23438-23447)中开发了一种有效的抗氧化系统（MOF/Gel），用于糖尿病大鼠慢性伤口愈合。
2) 该系统通过将具有抗氧化酶活性的金属有机框架MOF-818纳米酶（点击进入相关产品链接）与水凝胶（Gel）结合，能够持续清除活性氧（ROS），调节糖尿病慢性伤口中的氧化应激微环境，从而促进伤口从炎症阶段自然过渡到增殖阶段。
3) 令人印象深刻的是，一次性应用的MOF/Gel的疗效与广泛用于各种伤口治疗的临床药物人表皮生长因子凝胶（HEGFG）相当。这种有效、安全且方便的MOF/Gel系统能够满足复杂的临床需求。

研究背景
1) 糖尿病皮肤溃疡（DCU）是糖尿病的一个典型并发症，缺乏有效的治疗方法。DCU以及其他许多糖尿病并发症与氧化应激高度相关，氧化应激是由活性氧（ROS）的过量产生和抗氧化剂的不足引起的。
2) 抗氧化治疗是一种通过使用抗氧化酶（如超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT和谷胱甘肽过氧化物酶GPx）来减少过量ROS的炎症疾病治疗策略。已有研究开发了基于SOD和CAT的抗氧化系统用于治疗炎症性肠病，如将SOD加载到水凝胶中构建抗氧化系统用于治疗糖尿病慢性伤口。
3) 本文作者提出了将具有抗氧化酶活性的金属有机框架（MOF）纳米酶与水凝胶（Gel）结合，形成一种新型抗氧化系统（MOF/Gel），用于糖尿病慢性伤口的治疗。
与天然酶相比，MOF纳米酶具有成本低、稳定性高的优点，且MOF-818纳米酶在水溶液中的分散稳定性可保持六个月以上。

实验内容
1. MOF-818和Gel的合成与表征：
1) MOF-818通过简单的溶剂热法合成，并对其形态、尺寸、分散性、化学成分和稳定性进行了详细的表征。
2) Gel通过d,l-乳酸和乙二醇的环开环共聚物合成，并研究了其热响应性、生物相容性和降解时间。
2. MOF-818的ROS清除活性评估：
1) 通过使用硝基四唑蓝盐（NBT）作为•O2–指示剂，评估了MOF-818的SOD样活性。
2) 通过监测O2的产生评估了MOF-818的CAT样活性。
3. MOF-818/Gel对糖尿病慢性伤口的体内治疗效果评估：
通过将MOF纳米酶与热敏Gel结合，形成抗氧化系统（MOF/Gel），并研究了其在糖尿病大鼠慢性伤口愈合中的疗效。

测试分析
1. MOF-818的物理化学特性：
1) 作者通过改进的溶剂热法合成了MOF-818，并使用透射电子显微镜（TEM）观察到其八面体形态，平均直径为195 nm。
2) 通过扫描电子显微镜（SEM）进一步确认了MOF-818的八面体形态。
3) 动态光散射（DLS）测量显示MOF-818在水溶液中具有良好的分散性，水动力尺寸约为240 nm。
4) 通过感应耦合等离子体质谱（ICP-OES）定量了MOF-818中铜（Cu）和锆（Zr）元素的含量，分别为14.09%和18.71%。
5) X射线衍射（XRD）结果显示MOF-818的衍射峰与模拟图案匹配良好，表明其晶体结构。
6) N2吸附-脱附等温线表明MOF-818为介孔材料，具有2.18 nm的孔径分布，BET比表面积为1314 m²/g。
7) X射线光电子能谱（XPS）用于验证MOF-818的化学成分，确认了Cu2+的存在。
MOF-818的细胞毒性和细胞内抗氧化活性评估：
1) 通过标准的CCK-8实验评估了MOF-818的细胞毒性，结果显示MOF-818对人类脐静脉内皮细胞（HUVECs）在100 μg/mL浓度下24 h孵育无明显毒性。
2) 通过荧光显微镜观察了MOF-818对H2O2诱导的氧化应激的细胞保护能力，结果表明MOF-818能有效催化细胞内H2O2的分解。
2. MOF-818/Gel对糖尿病慢性伤口的体内治疗效果评估：
1) 通过将MOF-818溶解在15.0 wt%的PLGA-PEG-PLGA溶液中合成了可注射和热敏的MOF-818/Gel。
2) 使用冷冻扫描电子显微镜（cryo-SEM）观察了MOF/Gel的微观形态。
3) 通过ICP-OES研究了MOF纳米酶从Gel中的释放情况，发现在前5天内约有70%的MOF从MOF-818/Gel中释放。
3. MOF-818的生物相容性评估：
通过静脉注射实验评估了MOF-818的体内生物相容性，结果显示MOF-818对主要器官（心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏）没有病理影响。

总结
本研究的成果为糖尿病慢性伤口的治疗提供了新的思路和材料。
1) 新型纳米酶的发现：MOF-818纳米酶展现出高SOD和CAT样活性，为抗氧化治疗提供了新的材料选择。
2) 抗氧化系统的设计：MOF/Gel系统的创新设计，结合了MOF纳米酶的高稳定性和水凝胶的良好生物相容性，为糖尿病慢性伤口治疗提供了新思路。
3)优异的治疗效果：MOF/Gel系统在糖尿病慢性伤口模型中显示出与临床药物相当或更优的治疗效果，且具有更好的使用便利性。
4) 长期稳定性：MOF-818纳米酶在水溶液中展现出至少180天的高催化活性和稳定性，为长期治疗提供了可能。
5) 生物相容性和安全性：MOF-818在细胞实验和体内实验中均显示出良好的生物相容性和安全性，为其临床应用奠定了基础。

展望
1) 未来的研究可以进一步优化MOF-818的结构和活性，以提高其在实际应用中的稳定性和疗效。
2) 探索MOF-818在其他炎症性疾病治疗中的应用，以及它们在临床治疗中的潜在用途。
3) 探索类似大孔MOF纳米材料在此炎症或其他类似病症中的作用

Specific Nanodrug for Diabetic Chronic Wounds Based on Antioxidase-Mimicking MOF-818 Nanozymes
文章作者：Daiyong Chao, Qing Dong, Zhixuan Yu, Desheng Qi, Minghua Li, Lili Xu, Ling Liu, Youxing Fang*, Shaojun Dong*
DOI: 10.1021/jacs.2c09663
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c09663

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