这项研究由Mingyi Li、Jia Liu等来自华中科技大学同济医学院附属协和医院组织工程与再生医学研究中心（Research Center for Tissue Engineering and Regenerative Medicine, Union Hospital, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology）的多学科团队完成，发表于2023年的《Bioactive Materials》期刊第25卷。研究聚焦于开发一种新型纳米酶疗法——金纳米颗粒嵌入的氧化铈纳米颗粒（Au/CeO2），用于治疗炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease, IBD），特别是溃疡性结肠炎。
学术背景
IBD是一种以肠道慢性炎症为特征的疾病，包括克罗恩病和溃疡性结肠炎，其发病机制与活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）的过度积累密切相关。ROS与炎症形成恶性循环，加剧疾病进展。目前临床使用的药物（如氨基水杨酸、免疫抑制剂）存在疗效有限、副作用大等问题。纳米酶（nanozyme）作为模拟天然抗氧化酶的人工材料，因其高稳定性和低成本成为研究热点。氧化铈（CeO2）纳米颗粒具有超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的模拟活性，但其催化效率受限于Ce(III)/Ce(IV)氧化还原循环的速率。本研究通过将金纳米颗粒（Au NPs）嵌入CeO2中，设计了一种具有增强抗氧化活性的纳米酶（Au/CeO2@HA），旨在通过清除ROS阻断炎症循环。
研究流程与实验方法
材料合成与表征
- Au/CeO2合成：通过AuCl4−与Ce3+在氨水中的自氧化还原反应制备核心-壳结构纳米颗粒，透射电镜（TEM）显示其平均粒径为22 nm，92%的颗粒具有明显的金核。X射线光电子能谱（XPS）证实表面Ce(III)/Ce(IV)比例为25.1⁄74.9，显著高于商用CeO2（12.7⁄87.3）。
- 透明质酸（Hyaluronic Acid, HA）修饰：通过静电作用将带负电的HA包裹在Au/CeO2表面，形成Au/CeO2@HA。热重分析（TGA）显示HA涂层使纳米颗粒重量增加6.3%，动态光散射（DLS）检测其水合粒径增至160 nm。
抗氧化活性评估
- 体外酶活性：Au/CeO2的SOD和CAT模拟活性分别比商用CeO2高60%和3倍，动力学分析显示其CAT的米氏常数（Km）为3.224 mM。温度程序还原（TPR）实验表明，金核将Ce(IV)还原为Ce(III)的温度从398°C降至210°C，加速了氧化还原循环。
- 细胞保护实验：在H2O2处理的NCM460结肠上皮细胞中，Au/CeO2@HA将细胞存活率从40%提升至90%，并清除99.2%的ROS（商用CeO2仅清除72.8%）。
体内靶向性与治疗效果
- 结肠靶向：在DSS诱导的结肠炎小鼠模型中，口服给药的Au/CeO2@HA在炎症结肠中的积累量是未修饰纳米颗粒的5.2倍，72小时后基本排出体外。
- 治疗效果：Au/CeO2@HA治疗显著减轻结肠缩短（p<0.01），降低髓过氧化物酶（MPO）活性至健康水平，并减少促炎因子（TNF-α、IL-6、IL-1β）的分泌。组织病理显示其修复了隐窝结构，而商用CeO2@HA无效。
主要结果与逻辑关联
- 结构优势：Au/CeO2的多孔结构（BET表面积提高10倍）和Au核的电子传递能力共同增强了Ce(III)再生效率，从而提升ROS清除能力。
- 靶向机制：HA通过静电作用与炎症部位过表达的CD44受体结合，实现特异性蓄积。
- 治疗验证：体内实验证实Au/CeO2@HA通过打破ROS-炎症循环缓解结肠炎，效果优于临床药物5-氨基水杨酸（5-ASA）。
结论与价值
该研究不仅提供了一种高效、安全的IBD纳米疗法，还创新性地通过金属核-半导体壳结构优化了纳米酶的催化动力学。其科学价值在于揭示了Au/CeO2中金属-氧化物界面效应对氧化还原反应的促进作用，应用价值则体现在口服纳米药物的靶向设计和临床转化潜力。
研究亮点
- 催化机制创新：首次利用金核加速Ce(IV)/Ce(III)循环，突破传统CeO2纳米酶的活性瓶颈。
- 多级靶向设计：HA涂层协同静电作用和受体识别，实现炎症部位的精准蓄积。
- 全面安全性验证：纳米酶在400 μg/mL浓度下仍保持88%细胞存活率，且无主要器官毒性。
其他价值
研究开发的模拟胃肠液稳定性测试方法（SGF/SIF孵育72小时活性保留85%）为口服纳米制剂的开发提供了新标准。此外，该团队自主合成的多巴胺接枝HA（专利未公开）为其他靶向递送系统提供了参考。