彭洋挂号多少钱 https://jbk.39.net/yiyuanfengcai/ys_bjzkbdfyy/7562/概述
人工酶因其高稳定性、易于合成和成本效益，在疾病诊断和生物技术方面引起了广泛的兴趣。遗憾的是，它们的催化效率受限于表面电子转移，影响催化和生物活性。在此，本研究报告了一种具有超快电子转移的低聚物纳米酶（O-NZ），实现了超高的催化活性。O-NZ在内部核心中显示出1.8ns的电子转移，在核心和配体分子之间显示出1.2ps的电子转移，具有超高的超氧化物歧化酶类和谷胱甘肽过氧化物酶类活性（与天然酶相当，Michaelis常数=0.87mmol）。令人兴奋的是，O-NZ可以将急性脑外伤小鼠的1个月存活率从50%提高到90%，并促进长期神经认知的恢复。生物化学实验表明，O-NZ可以通过体内催化链反应减少有害的过氧化物和超氧化物，并通过核因子红细胞-2相关因子Nrf-2介导的血红素加氧酶-1表达上调来减少急性神经炎症。
表征测试分析
结构特征和超高速电子传递动力学
透射电子显微镜（TEM）和原子力显微镜（AFM）图像确定，表明其超小尺寸。动态光散射（DLS）的结果显示，O-NZ的平均流体力学尺寸为3.4nm（图S3），这明显小于普遍认为的肾脏过滤阈值5.5nm。通过基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱（MALDI-TOF）和同位素计算，O-NZ的分子量被实验测量为~和同位素模式的计算（图1，E和F，以及图S4），表明该纳米酶是短的低聚物。与其他三种纳米酶（L-NZ、C-NZ和G-NZ）相比，O-NZ的紫外可见光（UV-vis）吸收光谱在~nm处显示一个特定的吸收峰（图1G和图S5），这可以归类为含有C═O/C═N和C─O/C─N结构的表面状态的n-π*转变。类似于以前报道的，在至nm的吸收峰被分配到芳香族C═C键的π-π﹡转变。从吸收和发射光谱计算出的O-NZ的能隙是~2.23eV。O-NZ的拉曼光谱在cm-1（G带）和cm-1（D带）左右表现出两个峰值（图1H），分别对应于sp2碳域的E2g振动模式和sp2域的结构缺陷或部分无序结构,与石墨烯拉曼图谱相比，G带的上移（cm-1）与掺氮有关。傅里叶变换红外光谱（FTIR）显示N-H或O-H拉伸，C═C拉伸，酰胺N-H弯曲和C-NH-C拉伸带（图1I），表明O-NZ中存在羟基和氨基。O-NZ的X射线光电子能谱（XPS）分析表明C═C、C═O和C-O键的存在，特别是几个共存的与氮有关的信号，如C═N、吡啶N、吡咯啉N和石墨N（.9eV）（图1-J至L）。因此，O-NZ以掺氮的石墨结构为核心，以酰胺、羟基和吡咯啉基团为表面官能团。
图1：O-NZ的设计和表征：A/B/C结构示意图；D透射电子显微镜图；E飞行时间质谱；F模型计算的同位素谱；G紫外吸收和发射谱；H拉曼光谱；I傅立叶转换红外光谱；J/K/LX射线光电子能谱。
为了进一步了解O-NZ的电子转移动态，本研究进行了荧光寿命和飞秒瞬时吸收（TA）测量。图2A显示了O-NZ的荧光衰减曲线，平均衰减时间估计为1.8ns，比一般的碳量子点（6.6至8.3ns）和金簇（13.3ns）小得多。这表明，纳米酶的内部核心具有超快的电子转移。从nm激发的飞秒瞬态吸收光谱（图2B）来看，O-NZ在和至nm左右表现出两个强烈的负激发发射峰，与其正激发发射峰重合（图S6），此外，正激发发射峰的特征对应于nm左右的激发态吸收。图2C显示了每个特征波长在延迟时间方面的动力学，表明在碳核心的库仑诱导的热载流子的一部分被表面状态所捕获，包括在1.2ps内的碳骨架和官能团。因此，O-NZ具有超快的电子转移特性。如图2D所示，O-NZ的能级图是根据电化学方法假设的。鉴于碳核心的性质，O-NZ的共轭为主可能会促进电荷转移和电子存储。此外，O-NZ的结构缺陷可以促进界面电子转移，O-NZ的表面官能团也可以作为电子供体。因此，O-NZ表现出1.8ns的超快核心电子转移，这可能决定了它的类酶特性。同时，核心和表面配体组之间发生1.2ps的超快电子转移，这可能决定了O-NZ的自由基清除活性。
图2：O-NZ的超快电子转移动力学测试：(A)O-NZ的时间分辨光致发光光谱。(B)O-NZ在2ps至7.7ns的指定延迟时间的瞬态吸收光谱。Abs，吸光度；mOD，毫光密度。(C)不同探针波长下的动力学轨迹。(D和E）O-NZ的超快电子转移过程的示意图。
优异的RONS清除活性和类似酶的活性
通过使用2,2′-氮双(3-乙基苯噻唑啉-6-磺酸(ABTS))试验，发现O-NZ对ROS表现出很强的清除活性，比其他碳源纳米酶类似物(L-NZ、C-NZ和G-NZ)高出约一个数量级（图3A），表明其对ROS有很强的电子供体能力。本研究进一步评估了O-NZ是否具有酶类活性。O-NZ的SOD样活性是用WST-8总超氧化物歧化酶检测试剂盒（S，Beyotime）测试的。如图3C所示，随着O-NZ浓度的增加，O2到H2O2和O2的催化歧化作用增强了。图3D显示，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸盐（NADPH）的还原形式的浓度随着O-NZ的存在而下降。随着O-NZ、H2O2和GSH浓度的增加，下降速度变快（图3D和图S14，A和B），表明O-NZ具有模拟GPx的活性。总的来说，O-NZ具有更强的SOD和GPx模拟活性和催化效率，这是由于其超快的电子转移特性。为了更详细地研究O-NZ的清除能力，本研究单独监测了多个RONS物种。对于O2-和OH的清除，进行了电子自旋共振（ESR）光谱（图3-E和F）。随着O-NZ浓度的增加，自旋加合物的ESR信号明显下降。
图3.O-NZ具有优异和普适的RONS清除活性、SOD类和GPx类特性。
抑制体外的细胞氧化压力
首先用5′-三磷酸腺苷（ATP）试验测试了O-NZ对N2a（小鼠神经母细胞瘤N2a细胞）、MA-c（小鼠星形胶质细胞-小脑）和初级神经元细胞的细胞毒性，该试验显示细胞毒性较低（图S18，A至C）。接下来，研究了O-NZ对用H2O2和脂多糖（LPS）刺激的细胞生存能力的影响。此外，存活率在这两种情况下以剂量依赖的方式增加，证明了O-NZ对神经细胞的保护作用。
图4.O-NZ明显减少细胞内ROS、细胞周期停滞和24小时后H2O2在体外诱导的细胞凋亡。
提高TBI小鼠的存活率和损伤的二次扩散
为了进一步研究O-NZ作为一种潜在的TBI治疗方法，将C57/BL6小鼠随机分割并置于脑损伤后在受伤后1小时内静脉注射O-NZ。同时，临床上使用的ROS清除剂依达拉奉，被用作阳性对照。为了评估初始TBI后继发性损伤的扩散情况和初始TBI后二次损伤的扩散，用磁共振监测体内随时间变化的病理生理和恢复进展。结果表明，O-NZ治疗可以有效地抑制TBI小鼠二次损伤的扩散，通过早期恢复BBB和神经细胞的活力，最长可达1个月。
图5.O-NZ能减少小鼠TBI后二次损伤的扩散。
图6.O-NZ治疗引起TBI小鼠的行为改善。
减少TBI小鼠的炎症因子
图7.O-NZ治疗能减少氧化应激，并使TBI小鼠大脑中的炎症蛋白恢复健康水平。
图8.O-NZ治疗脑损伤的分子机制。
结论
本研究中，O-NZ显示出对生存率的显著改善，对TBI的高死亡率有一个潜在的可行解决方案。除了生存率方面的优势，O-NZ治疗的TBI小鼠还出现了行为方面的功能改善和大脑炎症水平的正常化。相比之下，未经治疗的TBI小鼠遭受了持续的神经元损伤以及行为和认知上的困难。O-NZ治疗有助于保持高活性-NO分子的适当平衡，并作为一种酶类分子来补充本身SOD。同时，其催化活性进一步使O-NZ减少过量的H2O2，并防止随后的ROS反应和谷胱甘肽氧化物的产生。由于这种RONS中和活性的结果，TBI小鼠的神经免疫因子如TNF-和IL-1的水平在接受O-NZ治疗后可以降低到正常水平。纳米酶代表了一类重要的治疗创伤性休克的药物，在未来，合理设计功能化的酶类分子可能被证明对治疗创伤性脑损伤很有意义。综上所述，O-NZ通过超快的电子转移表现出高的RONS清除活性和类似SOD/GPx的催化选择性。O-NZ对O2-和ONOO-以及高活性的NO表现出卓越的清除能力。O-NZ将急性TBI小鼠的存活率提高到90%，而未经处理的TBI小鼠只有50%。此外，O-NZ改善了TBI小鼠的长期行为，包括空间记忆、认知和肢体功能控制，而没有治疗的TBI小鼠则出现了不可修复的损伤和永久性认知障碍。组织水平分析发现，用O-NZ治疗TBI可以恢复抗氧化酶、活性信号分子、炎症因子和氧化应激指标的健康水平。
