可移動(dòng)空心納米粒子作為活性氧清除劑【負(fù)載氯化血紅素的介孔二氧化硅納米粒子（hemin-MSNs）】

  在生物有機(jī)體中，包含過(guò)氧化氫（H2O2）、羥基自由基（·OH）等的活性氧（ROS）處于正常水平時(shí)，在細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)、病原體防御和體內(nèi)平衡起著關(guān)鍵的作用。然而，大量的ROS會(huì)通過(guò)引起脂質(zhì)過(guò)氧化、蛋白質(zhì)變性和DNA損傷而對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生不利影響。這些不良反應(yīng)可能導(dǎo)致炎癥、**癥等許多人類疾病�；�于這些原因，目前已經(jīng)研究了多種納米材料用于清除體內(nèi)ROS，進(jìn)而維持細(xì)胞內(nèi)氧化還原平衡和保護(hù)身體免受氧化損傷。但是，大多數(shù)納米清除劑不具有可移動(dòng)性，只能消除清除劑附近的ROS，而不能主動(dòng)去清處其他位置的ROS，降低了其清除效率。目前主要是通過(guò)增加清除劑的用量來(lái)提高清除效率，但同時(shí)會(huì)增大對(duì)細(xì)胞的毒性�？梢�(jiàn)增加納米清除劑的劑量并不是**去除ROS的策略。因此，需要設(shè)計(jì)在需要的地方**釋放ROS清除劑以提高**的利用率并大限度地降低毒副作用。

  近日，報(bào)道了利用負(fù)載氯化血紅素的介孔二氧化硅納米粒子（hemin-MSNs）作為可移動(dòng)的納米粒子模型，用來(lái)清除細(xì)胞在氧化應(yīng)激下內(nèi)源性產(chǎn)生的ROS。其中，ROS是被氯化血紅素催化分解，其產(chǎn)生的化學(xué)能為hemin-MSNs在細(xì)胞內(nèi)移動(dòng)提供了動(dòng)力。文中制備了三種類型的hemin-MSNs，分別是負(fù)載血紅素的固體介孔二氧化硅納米粒子（hemin-SMSNs）、負(fù)載氯化血紅素的厚壁介孔二氧化硅納米粒子（hemin-TMSNs）和負(fù)載氯化血紅素的窄壁介孔二氧化硅納米粒子（hemin-NMSNs），通過(guò)系統(tǒng)的評(píng)估這些納米材料的運(yùn)動(dòng)性能及其體外和體內(nèi)抗氧化行為之間的關(guān)系。其中，Hemin-NMSNs在體外和體內(nèi)均有**的抗氧化效率。可移動(dòng)的ROS清除劑降低了與高劑量血紅素潛在毒性相關(guān)的安全性問(wèn)題。該策略既可以擴(kuò)展用于ROS清除劑的各種中空納米顆粒的開(kāi)發(fā)中，又可以用于調(diào)節(jié)ROS的清除效率和基于ROS的**劑的廣泛應(yīng)用中。

1、可移動(dòng)的中空納米顆�？梢�**的去除細(xì)胞內(nèi)ROS；

2、空心NPs的清除能力大于固體NPs和游離氯化血紅素；

3、可移動(dòng)的中空納米復(fù)合物減輕了高劑量**的毒性；

4、該策略允許設(shè)計(jì)各種空心納米ROS清除劑，具有通用性。

1.Hemin-MSNs的表征和運(yùn)動(dòng)行為

（A-C）TEM圖顯示hemin-SMSNs的平均直徑為約630 nm、hemin-TMSNs的殼厚度為150 nm和hemin-NMSNs的殼厚度為70 nm；

（D）具有代表性的跟蹤軌跡表明，不同殼厚的Hemin-MSNs的擴(kuò)散增強(qiáng)；

（E）在30 mM H2O2存在下，hemin-MSNs的平均速度和擴(kuò)散系數(shù)。

2.Hemin-MSNs運(yùn)動(dòng)的機(jī)制

（A）hemin-SMSNs和hemin-NMSNs與H2O2瞬時(shí)反應(yīng)的熱通量圖；

（B）hemin-MSNs的運(yùn)動(dòng)機(jī)制示意圖；

（C）Hemin-MSNs的跟蹤軌跡和擴(kuò)散系數(shù)與402 nm激光功率的函數(shù)關(guān)系示意圖。

3.Hemin-MSNs的ROS清除活性

（A）用H2O2對(duì)氯化血紅蛋白-MSNs進(jìn)行穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)測(cè)定；

（B-C）氯化物-MSNs對(duì)超氧自由基和羥基自由基的清除效率；

（D）各種ROS清除劑處理后的HUVEC細(xì)胞的熒光顯微圖；

（E）細(xì)胞內(nèi)hemin-MSNs的可逆軌跡。

4.Hemin和Hemin-NMSNs的ROS清除活性

（A-B）hemin和hemin-NMSNs處理后，HUVEC細(xì)胞的熒光顯微圖；

（C）各種處理后，HUVEC細(xì)胞的熒光顯微照片中DCFH-DA的相應(yīng)熒光強(qiáng)度，以及與hemin和hemin-NMSNs孵育后的細(xì)胞存活率；

（D）用不同材料處理后，具有PMA誘導(dǎo)的小鼠體內(nèi)熒光圖像。

5.空心納米粒子清除ROS的通用性

（A-H）（A）170 nm hemin-SMSNs、（B）170 nm hemin-NMSNs、（C）hemin-SCSs、（D）hemin-HCSs、（E）hemin-MnO2、（F）Pd納米顆粒、（G）AuPd納米粒子和（H）Pt納米粒子的TEM和作用于細(xì)胞后的熒光顯微圖。

  提出了一種自我驅(qū)動(dòng)的ROS清除系統(tǒng)，并驗(yàn)證了其在細(xì)胞和小鼠模型中具有**的ROS清除性能。這些空心結(jié)構(gòu)的平均速度比實(shí)心結(jié)構(gòu)的平均速度高3.5倍�？招慕Y(jié)構(gòu)局部加熱導(dǎo)致顯著的非定向自主運(yùn)動(dòng)。此外，作者還評(píng)估了其他中空結(jié)構(gòu)用于清除ROS和保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷的性能�？傊�，文中關(guān)于通過(guò)調(diào)節(jié)移動(dòng)納米顆粒的平均速度來(lái)調(diào)節(jié)ROS去除效率的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為設(shè)計(jì)基于納米材料的具有高催化活性的仿酶催化劑打開(kāi)了大門，未來(lái)可以作為與氧化應(yīng)激相關(guān)的臨床病癥**劑。

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