IF:52.2《STTT》南京大学顾宁院士/东南大学盛静逸团队:用于靶向动脉粥样硬化治疗的仿生限域级联酶纳米反应器

针对上述问题，南京大学顾宁院士、东南大学盛静逸团队，通过将超小普鲁士蓝（USPB）载入Se掺杂的树枝状介孔二氧化硅(SeDMSN)的大孔结构当中，并在外面包覆具有炎症趋向性的中性粒细胞膜。SeDMSN的孔道为Se和USPB提供限域空间，加速与底物之间传质，最小化中间过程，从而提高了这两种合作酶的催化效率，使其能够以高效级联的方式依次清除ROS。中性粒细胞膜能够将这种限域级联纳米反应器靶向递送到斑块部位，从而最大程度的提高治疗效果。该反应器能够高效清除ROS，调节斑块炎症微环境，为靶向治疗动脉粥样硬化提供了一种新思路。该文章于2026年3月9日以《Nature-inspired confined cascade enzyme nanoreactors for targeted atherosclerosis therapy》为题发表于《Signal Transduction and Targeted Therapy》（DOI：10.1038/s41392-026-02598-4）。

方案1. NM包覆限域级联纳米酶（USPB@SeDMSN@NM）靶向动脉粥样硬化治疗示意图

（1）USPB @SeDMSN@NM的合成与表征

为验证USPB@SeDMSN@NM结构，采用透射电子显微镜（TEM）进行表征。结果显示，DMSN与SeDMSN呈典型树枝状球形，粒径约70 nm；约1 nm的USPB纳米颗粒成功负载于介孔中（图2a）。电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）测得USPB@SeDMSN中Fe和Se含量分别为16.63%和38.73%。经中性粒细胞膜包覆后，TEM图像显示表面形成约9 nm的膜结构，证实包覆成功（图2b）。能谱分析（EDS）显示USPB@SeDMSN@NM中存在Si、O、N、Se、Fe、P元素，元素分布图证实各组分均匀分布，且膜来源的P位于表面，进一步验证膜包覆效果（图2c，d）。SDS-PAGE结果显示膜蛋白成功转移至纳米颗粒表面（图2e）。X射线衍射（XRD）证实USPB、SeDMSN及复合物中分别存在普鲁士蓝晶体和零价硒晶体的特征峰（图2f）。活性测试表明，USPB@DMSN的超氧化物歧化酶（SOD）样活性高于USPB，且膜包覆未显著影响其活性。仅含硒的纳米酶表现出谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）样活性（图2m）。

图1. 纳米反应器表征。a–b）各阶段TEM图像；c）EDS线扫显示Si、O、Se、Fe、N、P分布；d）BF/HAADF及元素mapping，标尺50 nm；e）SDS-PAGE蛋白电泳；f）XRD图谱；g）UV-VIS光谱；h–i）水动力学粒径与Zeta电位（n=3）；j–m）POD/CAT/SOD/GPx酶活性；n）SBF中降解TEM图像，标尺50 nm；o）ICP-OES测定Si释放曲线。

（2）中性粒细胞膜包被的 USPB @SeDMSNs可提高活化内皮细胞与巨噬细胞的细胞摄取效率

为提升对动脉粥样硬化斑块的靶向性，采用活化中性粒细胞膜包覆USPB@SeDMSN。蛋白质免疫印迹证实，包覆后纳米粒表面富集整合素β2和LFA-1等黏附分子（图3a）。体外摄取实验显示，该纳米粒在炎症内皮细胞和巨噬细胞中的内化效率显著提高（图3b）。此靶向性可能与炎症细胞高表达的ICAM-1有关（图3c, d）。抗氧化与抗炎评估中，USPB@SeDMSN@NM清除细胞内ROS的效果最为显著（图3e, f），并能最有效的下调促炎因子（IL-6、IL-1β、TNF-α）（图3g-i），上调抗炎因子IL-10（图3j）。该纳米粒还能最有效地促使巨噬细胞从M1促炎表型向M2抗炎表型转化（图3k-p），效果优于膜包覆对照组（图3k, p）。在功能层面，USPB@SeDMSN@NM处理显著减少了巨噬细胞泡沫化（图3q, s）及对ox-LDL的摄取。同时，该处理最有效地降低了内皮细胞DNA损伤标志物γ-H2AX的表达（图3r, t）和细胞衰老水平（图3u, v），并下调衰老相关基因p53和p21的表达，其中含硒组分发挥关键作用。

图2. 体外活性评价。a）整合素β2/LFA-1 Western blot；b）HUVECs摄取共聚焦图像，标尺20 μm；c–d）ICAM-1表达及定量（n=3）；e–f）ROS清除（DCFH-DA）及定量（n=4）；g–i）ELISA检测IL-6/IL-1β/TNF-α（n=3）；j）IL-10 mRNA（n=3）；k–p）巨噬细胞极化蛋白Western blot及定量（n=3）；q–s）泡沫细胞Oil Red O图像及定量，标尺200 μm（n=4）；t–v）SA-β-gal/γ-H2AX抗衰老检测及定量（n=4）。p<0.05，p<0.01，p<0.001。

（3）中性粒细胞膜包被纳米酶的药代动力学、生物分布及斑块靶向疗效研究

USPB@SeDMSN@NM的血浆半衰期为14.69 h，显著长于未包膜对照（图4a）。铁和硒主要分布于脾和肝，但累积水平无显著升高，表明生物安全性良好（图4b，c）。在ApoE-/-小鼠模型中，USPB@SeDMSN@NM/DiD在主动脉斑块的荧光信号显著强于对照组（图4d，e），且肝脏蓄积更低（图4f，g）。免疫荧光分析证实其在斑块区域累积更高（图4h），表明中性粒细胞膜包覆增强了纳米粒的体内斑块靶向能力。

图3. 体内药代与靶向。a）ICP-MS测定Fe血药清除曲线；b–c）ICP-OES检测组织Fe/Se分布（n=3）；d–e）主动脉DiD蓄积图像及定量；f–g）主要器官离体荧光图像及24 h定量；h）主动脉根部DiD/CD68⁺共定位免疫荧光，标尺100 μm。

（4）USPB@SeDMSN@NM 在ApoE-/-小鼠中减缓动脉粥样硬化斑块进展 

在ApoE-/-小鼠模型中评估了USPB@SeDMSN@NM的体内疗效。治疗7周后，USPB@SeDMSN@NM组主动脉斑块面积降至14.2%，显著低于生理盐水组(40.8%)及其他治疗组(24.3%-31.5%)，抑制斑块进展效果最佳(图5b-c, h-i)。组织学分析显示，USPB@SeDMSN@NM治疗显著减小了坏死核心面积(图5d, j)，降低了巨噬细胞浸润(图5e, k)，增加了斑块胶原含量(图5f, l)。同时，该组斑块内MMP-9表达(6.4%)显著低于生理盐水组(21.0%)及其他治疗组(13.5%-13.9%)，表明其有效增强了斑块稳定性(图5g, m)。

图4.体内疗效评价。a）给药方案示意图；b–c）ORO染色主动脉及根部切片；d–g）H&E、CD68、Masson、MMP-9染色，标尺500 μm；h–i）全主动脉病变面积定量（n=5）；j–m）根部切片病变/巨噬细胞/胶原/MMP-9定量（n=4）。p<0.05，p<0.01，p<0.001。

（5）USPB @SeDMSN@NM可改善动脉粥样硬化斑块中的氧化应激与细胞衰老

为探究USPB@SeDMSN@NM体内抗动脉粥样硬化的机制，对ApoE-/-小鼠主动脉根部切片进行了二氢乙锭（DHE）和γ-H2AX染色。DHE染色结果显示，对照组红色荧光强度最高（19.2±1.3%），表明活性氧（ROS）水平最高。各治疗组均表现出不同程度的ROS清除效果：USPB组、SeDMSN组和USPB@SeDMSN组的荧光强度分别降至13.6 ±0.7%、13.2±1.1%和9.5±1.1%，而USPB@SeDMSN@NM组的荧光强度最低（7.9±0.9%），清除效果最显著（图6a, c）。γ-H2AX免疫组化分析显示，USPB@SeDMSN@NM组阳性染色最低，表明其抑制细胞衰老的效果最佳，这与DHE染色观察到的氧化应激水平降低结果一致（图6b, d）。长期治疗后的生物安全性评估显示，各组小鼠体重均未出现显著下降（附图18a, b）。主要器官（心、肝、脾、肺、肾）的苏木精-伊红（H&E）染色未见明显组织形态学差异。此外，各组小鼠的总胆固醇、低密度脂蛋白、甘油三酯和高密度脂蛋白水平均保持在正常范围内。这些结果表明USPB@SeDMSN@NM在长期治疗中具有良好的生物相容性。

图5. USPB@SeDMSN@NM通过ROS清除与细胞衰老 attenuation 改善斑块形成。a）主动脉根部切片经DHE荧光探针（红色）染色的代表性图像；b）主动脉根部切片经抗γ-H2AX抗体（绿色）和DAPI核染色（蓝色）的代表性图像；c）DHE染色主动脉根部切片的定量分析；d）γ-H2AX染色主动脉根部切片的定量分析。结果以均值±标准差表示（n = 4）。统计显著性：p < 0.05，p < 0.01，p < 0.001。