本研究由徐州医科大学附属徐州临床学院神经内科的Jing, Chaonan、徐州医科大学江苏省新药研究与临床药学重点实验室的Li, Junjie、徐州医科大学附属邳州医院肿瘤科的Yu, Dehong、温州医科大学附属第五医院丽水市中心医院骨科Chao, Minghao、徐州医科大学江苏省新药研究与临床药学重点实验室的Yan, Hanrong、Ge, Kezhen、Ma, Guangyu以及Gao, Fenglei教授，与徐州医科大学附属徐州临床学院神经内科的Wang, Jiangbo教授和Zhang, Guanqun教授共同完成。该研究成果以题为《Heterotrimetallic Au@Cu2Se Nanozymes Target Inflamed Neurons via Suppression of Oxidative Stress and Apoptosis to Alleviate Alzheimer’s Disease》的论文，发表于期刊《Materials Today Bio》2026年第36卷。

一、 学术背景

本研究属于神经科学与纳米医学的交叉领域，聚焦于阿尔茨海默病（Alzheimer‘s Disease， AD）的创新治疗策略。AD是一种以进行性认知功能衰退为核心特征的中枢神经系统退行性疾病，其病理机制复杂，其中β-淀粉样蛋白（Aβ）沉积和氧化应激被广泛认为是核心驱动因素。Aβ寡聚体可与线粒体关键蛋白（如酒精脱氢酶、亲环蛋白D、ATP合酶）相互作用，显著增加活性氧（Reactive Oxygen Species， ROS）的产生，导致线粒体膜电位崩溃和能量代谢紊乱，最终引发神经元功能障碍和凋亡。尽管已有研究探索了硒化亚铜（Cu2Se）和金纳米球等纳米材料作为模拟谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）和超氧化物歧化酶（SOD）的纳米酶，用于清除过量ROS、恢复线粒体功能，但其在体内应用面临靶向性差、生物利用度低、非特异性分布导致高剂量需求和潜在脱靶毒性等问题。因此，开发一种兼具多功能神经保护和精准靶向患病微环境的递送系统是当前AD治疗研究的迫切需求。基于此，本研究旨在构建一种新型靶向纳米复合系统，通过精准递送多功能纳米酶至AD脑部炎症区域，从源头上干预Aβ沉积-氧化应激-神经炎症的恶性循环，从而改善认知功能障碍。

二、 详细研究流程

本研究流程系统而完整，主要包含以下几个关键步骤：

1. 多功能纳米复合系统（Au@CS-HA-PEG）的构建与表征 本研究首先设计并合成了靶向多功能纳米复合系统。其构建流程如下：首先，采用柠檬酸钠还原法制备了平均直径约50 nm的金纳米球（Au NPs）。随后，以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为稳定剂，在抗坏血酸存在下，通过硒氧化物（SeO2）与硫酸铜（CuSO4）反应，合成了硒化亚铜纳米颗粒（CS NPs）。接着，将预先合成的金纳米球作为种子，在PVP存在下，通过类似方法在其表面生长硒化亚铜壳层，形成核壳结构的Au@CS纳米颗粒。最后，为了实现靶向递送和增强生物相容性，利用透明质酸（Hyaluronic Acid， HA）表面的羧基与纳米颗粒相互作用，并通过二硫键连接的聚乙二醇（HS-PEG-SH）进行表面修饰，最终得到Au@CS-HA-PEG纳米复合物。

对合成产物的表征采用了多种技术：通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察了纳米颗粒的形貌和尺寸，动态光散射（DLS）测定了其水合粒径。结果显示，Au NPs、CS NPs、Au@CS NPs和最终的Au@CS-HA-PEG NPs的平均直径分别约为50 nm、65 nm、87.5 nm和52 nm。HA-PEG修饰后粒径减小，有利于穿越血脑屏障。X射线光电子能谱（XPS）证实了Au、Cu、Se元素的存在及其化学态。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）显示了HA特征吸收峰，证实了HA的成功修饰。Zeta电位测量显示，HA修饰后纳米颗粒的表面电位从-37.7 mV变为-45.83 mV，表明胶体稳定性提高。稳定性实验表明，该纳米颗粒在DMEM、FBS、PBS和去离子水中一周内均保持良好的分散性和粒径稳定性。

2. 纳米复合系统的酶学活性与抗氧化性能评估 研究团队通过一系列体外生化实验系统评估了Au@CS-HA-PEG的类酶活性和自由基清除能力。电子自旋共振（ESR）光谱分析显示，Au@CS-HA-PEG能有效清除羟基自由基（·OH）和超氧阴离子（O2·-），且清除能力呈浓度依赖性。通过ABTS和DPPH自由基清除实验进一步证实了其广谱自由基清除能力。更重要的是，研究评估了其模拟天然抗氧化酶系统的能力：通过监测3,3‘，5,5’-四甲基联苯胺（TMB）在过氧化氢（H2O2）存在下的氧化反应，证明了其具有过氧化物酶（POD）样活性；通过检测溶解氧的生成，证明了其具有类过氧化氢酶（CAT）活性，能将H2O2分解为水和氧气，且在酸性条件下产氧能力更强；通过黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶体系，证明了其具有超氧化物歧化酶（SOD）样活性，能将O2·-转化为H2O2。此外，研究还探索了Au@CS-HA-PEG与天然过氧化氢酶（CAT）的级联催化效应，结果显示该系统对多种自由基均表现出强大的清除能力。

3. 体外细胞水平的功能验证 在细胞实验前，通过CCK-8法证实了Au@CS-HA-PEG在高达150 μg/mL浓度下对小鼠海马神经元细胞（HT22）、小胶质细胞（BV2）等细胞系无明显毒性，细胞活力保持在95%以上。随后，研究在HT22细胞模型中评估了纳米复合物的神经保护作用。首先，通过流式细胞术和荧光显微镜观察，使用DCFH-DA探针检测细胞内ROS水平，发现Aβ刺激显著升高了HT22细胞内的ROS，而Au@CS-HA-PEG共处理能显著降低ROS水平。其次，使用Mito-SOX探针特异性检测线粒体ROS，发现Au@CS-HA-PEG能最有效地抑制线粒体ROS的产生。第三，使用JC-1探针评估线粒体膜电位，Aβ刺激导致JC-1单体（绿色荧光）增加、聚合物（红色荧光）减少，表明线粒体膜电位去极化，而Au@CS-HA-PEG处理能显著恢复红/绿荧光比例，逆转线粒体功能障碍。第四，通过硫黄素T（ThT）染色和共聚焦显微镜观察，发现Au@CS-HA-PEG能有效抑制Aβ纤维的形成和聚集。第五，通过Annexin V/PI双染和流式细胞术分析细胞凋亡，结果显示Aβ处理导致HT22细胞凋亡率大幅上升至30.9%，而Au@CS-HA-PEG处理能将其降至7.22%。同时，细胞免疫荧光显示Au@CS-HA-PEG能调节凋亡相关蛋白Bax和Bcl-2的表达。第六，建立了体外血脑屏障（BBB）模型，并利用FITC标记的纳米颗粒证明了Au@CS-HA-PEG能被HT22和BV2细胞有效摄取，且摄取具有时间依赖性。最后，通过ELISA检测细胞上清液中的炎症因子，发现Au@CS-HA-PEG能降低Aβ刺激的BV2细胞释放的促炎因子（TNF-α， IL-1β， IL-6）水平，同时提高抗炎因子IL-10的水平。

4. 体内靶向性、安全性及疗效评价 在动物实验部分，研究使用了8月龄的APP/PS1转基因AD模型小鼠。首先，通过尾静脉注射FITC标记的Au@CS-HA-PEG，进行活体成像和离体器官成像。结果显示，与未修饰的Au@CS相比，Au@CS-HA-PEG在注射后能在脑内实现时间依赖性的富集，并在24小时达到峰值，证明了其卓越的脑靶向能力，这主要归功于HA与炎症条件下高表达CD44受体的小胶质细胞和星形胶质细胞的主动靶向作用。血液相容性实验显示纳米颗粒溶血率低于5%，主要器官（心、肝、脾、肾）的H&E染色未发现明显病理异常，血液生化指标（如WBC、RBC、ALT、AST、肌酐、尿素氮等）均在正常范围内，证明了其良好的生物相容性和体内安全性。ELISA检测脑组织匀浆显示，AD模型小鼠脑内促炎因子（TNF-α， IL-1β， IL-6）水平显著升高，抗炎因子IL-10降低，而Au@CS-HA-PEG治疗能显著逆转这一趋势。

5. 行为学与病理学改善评估 对经过一个月纳米药物治疗的AD小鼠进行了一系列行为学测试。旷场实验显示，AD小鼠探索行为简化，主要在边缘活动，而治疗后小鼠在中央区的活动时间和距离增加，探索行为更复杂。Morris水迷宫实验显示，AD小鼠表现出空间记忆受损，表现为逃避潜伏期延长、目标象限停留时间和距离缩短、穿越平台次数减少。经Au@CS-HA-PEG治疗后，这些认知缺陷得到显著改善，游泳路径更直接，穿越平台次数增加。筑巢行为测试也显示治疗组小鼠的筑巢能力得到恢复。行为学测试后，取脑组织进行病理分析。免疫荧光染色和刚果红染色均显示，AD小鼠海马区存在大量的Aβ斑块沉积，而Au@CS-HA-PEG治疗能显著减少Aβ斑块负荷。同时，脑切片ROS荧光检测显示AD小鼠脑内ROS水平极高，治疗后显著降低。此外，caspase-3蛋白染色表明Au@CS-HA-PEG在脑内也具有抗凋亡作用。

三、 主要研究结果

1. 成功构建了稳定、靶向的多功能纳米复合系统：研究成功合成并表征了Au@CS-HA-PEG纳米颗粒。该系统尺寸均一（~52 nm），分散性和稳定性良好。HA修饰不仅提供了与CD44受体结合的靶向头基，还通过PEG化增强了其血液循环时间和生物相容性。
2. 证实了强大的多酶模拟抗氧化活性：体外实验证明，Au@CS-HA-PEG兼具SOD样、CAT样、POD样和GPx样（通过清除脂质过氧化物间接体现）活性，能有效清除·OH、O2·-、H2O2等多种ROS，并可能通过类Fenton反应调节ROS生成，展现出全面的抗氧化酶模拟功能。
3. 在细胞水平上证明了其神经保护作用：Au@CS-HA-PEG能高效被神经元和小胶质细胞摄取。它能显著降低Aβ诱导的HT22细胞内和线粒体内的ROS水平，逆转线粒体膜电位崩溃，抑制Aβ纤维形成，减少细胞凋亡，并能调节小胶质细胞从促炎的M1表型向抗炎的M2表型极化，降低促炎因子、提升抗炎因子水平。
4. 实现了对AD脑部的精准靶向和高效富集：体内成像结果显示，得益于HA-CD44相互作用，Au@CS-HA-PEG能有效穿越血脑屏障并在AD小鼠脑部炎症区域特异性富集，而未修饰的Au@CS则几乎无法入脑。
5. 在AD模型小鼠中展现出全面的治疗功效：Au@CS-HA-PEG治疗能显著降低AD小鼠脑内的Aβ斑块沉积、减轻神经炎症（降低TNF-α， IL-1β， IL-6， 提升IL-10）、缓解氧化应激。这些病理改善直接转化为了行为学的显著提升，包括空间学习记忆能力、探索行为和日常活动能力的恢复。
6. 证明了优异的生物安全性：从体外细胞毒性、血液相容性到体内主要器官组织学和血液生化指标，均未发现Au@CS-HA-PEG纳米系统明显的毒性作用，为其潜在的临床转化提供了安全性依据。

这些结果层层递进：纳米系统的成功构建与表征是功能研究的基础；其强大的体外抗氧化活性是后续细胞保护作用的机制前提；细胞水平的神经保护、抗炎和抗凋亡效果，为其体内疗效提供了直接证据；体内靶向性的验证解释了其能够高效作用于病灶的原因；最终，在AD模型小鼠身上观察到的病理改善和认知功能提升，是前述所有机制共同作用的综合体现，并最终支撑了研究的核心结论。

四、 研究结论与价值

本研究得出结论：成功构建的CD44靶向多功能纳米复合系统Au@CS-HA-PEG，能够通过HA介导的主动靶向作用，精准递送至AD脑部炎症区域。该系统通过模拟多种抗氧化酶（SOD， CAT， GPx）协同作用，高效清除过量ROS，恢复线粒体功能和能量代谢，抑制Aβ聚集，减轻神经炎症和神经元凋亡，从而在多维度上干预AD的关键病理进程。最终，该治疗策略显著改善了APP/PS1转基因AD模型小鼠的认知功能障碍。

本研究的科学价值在于：首先，它提出并验证了一种“纳米酶协同抗氧化+主动靶向递送”的AD治疗新范式，将纳米医学的靶向治疗优势与对抗氧化应激这一AD核心机制相结合。其次，它创新性地利用炎症微环境中高表达的CD44受体作为靶点，实现了纳米药物在病变脑区的精准富集，提高了治疗效率并可能降低全身毒性。第三，它证实了通过重塑细胞内氧化还原稳态，可以打破Aβ沉积-氧化应激-神经炎症的恶性循环，为AD的疾病修饰治疗提供了新的实验依据和策略思路。

其应用价值在于：Au@CS-HA-PEG作为一个集靶向、抗氧化、抗炎、抗Aβ、线粒体保护于一体的多功能平台，展现出巨大的临床转化潜力，为开发下一代AD治疗药物提供了新的候选方案和坚实的前临床数据支持。

五、 研究亮点

1. 创新性的纳米设计：首次将金纳米球、硒化亚铜和透明质酸集成到一个纳米平台上，构建了兼具多重酶模拟活性和主动靶向功能的“一体化”治疗系统。
2. 精准的靶向策略：巧妙利用AD神经炎症环境中小胶质细胞/星形胶质细胞高表达CD44的特性，通过HA修饰实现纳米药物对病变部位的精准归巢，解决了纳米药物脑内递送效率低的关键难题。
3. 多机制协同治疗：该纳米系统并非针对单一靶点，而是同时干预AD的多个核心病理环节（氧化应激、Aβ毒性、线粒体功能障碍、神经炎症），体现了“多管齐下”的治疗理念，可能产生协同增效作用。
4. 扎实的验证体系：研究从材料表征、酶学活性、细胞模型、体外BBB模型、到完整的体内药效学、行为学、病理学和安全性评价，构建了非常完整和严谨的证据链，结论可靠。
5. 显著的疗效与良好的安全性：在公认的AD动物模型上，不仅观察到了分子和细胞层面的病理改善，更重要的是取得了明确的行为学认知功能提升，同时兼具良好的生物相容性，凸显了其转化潜力。

六、 其他有价值的内容

研究还探讨了纳米系统可能的持续释放特性，通过检测与细胞共孵育后上清液和细胞内的铜/硒离子水平，初步验证了其离子缓释能力。此外，研究通过检测丙二醛（MDA）水平和SOD活性，进一步在生化层面证实了纳米系统减轻脂质过氧化和增强内源性抗氧化防御的能力。这些细节丰富了对其作用机制的理解。研究团队也指出了当前许多靶向Aβ或Tau的候选药物在临床试验中受挫的困境（如BBB穿透性差、靶向特异性有限、单靶点机制等），从而凸显了本研究开发的多功能靶向纳米策略的先进性和必要性。