纳米酶在骨科生物医学中的应用

纳米酶在生物医学中的应用的综述，希望与小伙伴共同进步，提出宝贵意见，谢谢大家~

纳米酶在骨科生物医学中的应用

• 骨关节炎（OA）
  • 病理原因：与OA过程中关节中过多的ROS引起的氧化应激密切相关
  • 结果：扰乱了由脂质过氧化、蛋白质羰基化和DNA损伤 诱导的关节微环境的稳态，会促进巨噬细胞的活化并刺激促炎信号通路，导致炎症反应加重
  • 治疗原理：集中于清除过量的ROS以减轻OA发病机制中的氧 化应激
  • 治疗方法 例：使用纳米酶作为天然抗氧化酶等价物
• 类风湿性关节炎（RA）
  • 病理原因：涉及遗传因素、环境因素、自身免疫和 营养状况
  • 结果：诱导关节 滑膜中炎症细胞的浸润，并进一步促进RA的进展
  • 治疗原理：与经典药物结合提高靶向性和安全性，减少副作用和毒副作用
  • 治疗方法 例：锰卟啉由于其活性锰位点的配位环境而表现出优异的抗关节炎功效
• 骨质疏松症（OP）
  • 病理原因：
    • 原发性：与衰老和与年龄相关的性激素减少有关
    • 继发性：与不良病理状况或药物有关
  • 结果：不平衡的骨骼内稳态总是导致OP患者的骨吸收增强和骨 量减少
  • 治疗原理：抗再吸收药物和刺激骨形成的合成代谢剂 ，但副作用明显，可通过调节受过量ROS影响的局部免疫环境改进
  • 治疗方法 例：CEO2由于其多酶样活性和通过在氧化还原反应 期间在Ce3þ/Ce4þ氧化态之间转换的突出抗氧化作用可应用
• 骨肉瘤（OS）
  • 病理原因：形成于骨形成间充质细胞的骨 肿瘤
  • 结果：引起可怕的局部侵袭和全身转移（优先转移至肺实质），导 致疼痛、骨折甚至死亡
  • 治疗原理：化疗、 广泛手术切除和放疗是OS治疗中最常用的方法
    • 传统方法的缺陷：化疗和放疗可能会增加全身副作用和耐药性的风险。此外，肿瘤组织的浸润和残留也是不可避免的。手术切除后的大块骨缺损也会导致预后不良
  • 治疗方法 例：过将铁离子与抗破骨细胞生成药物唑来膦酸盐 （ZOL）结合，开发了一种金属药物纳米酶HA@FezolHA@Fezol可增加肿瘤组织中的Zol水平，同时产生•OH以增强OS放疗。
• 骨髓炎（OM）
  • 病理原因：感染性微生物引起的骨炎症
  • 结果：导致持 续的局部骨破坏和坏死
    • 根据感染源可分为：
      • 1.血源性OM
      • 2.继发性OM（与血管或神经功能不 全有关）
      • 接触性感染OM（由开放性骨折和骨科关节置换）
  • 治疗原理：基于纳米酶的抗菌平台
  • 治疗方法：CuFe5O8NCS通过切割细胞外DNA和逆转免疫抑制微环 境，在植入物相关感染模型中对生物膜的消除表现出优越的作用
• 痛风
  • 病理原因：尿酸（UA）紊乱引起的 关节或关节周围组织中过多的单钠尿酸盐（ MSU）结晶沉积所致
    • UA水平取决 于 饮 食 摄 入 、 内 源 性 代 谢 合 成 和 肾 脏 / 肠 道 排 泄 之 间 的 平 衡
  • 结果：持续性炎症发作和随后的剧烈疼痛
    • 可能导致高尿酸血症的因素：如代谢综合 征、高嘌呤饮食、酒精摄入和药物
  • 治疗原理：
    • 急性病程：治疗的主要重点是快速抑制炎症和关节疼 痛。常使用一种或多种强效抗炎药
      • 如非甾体抗炎药、秋水仙碱、 皮质类固醇和抗IL-1B生物制剂
    • 长期痛风：是通过药物持续降低UA
      • 如别嘌呤醇、非布索坦、促尿酸排泄药物和尿酸酶
  • 治疗方法 例：具有协同尿酸酶 /CAT样活性的自级联Pt/CEO2纳米酶
• 骨再生
  • 病理原因：是创伤性骨折、肿瘤切除、感染和骨骼异常后大块骨缺损造成的 损伤
  • 加速骨再生的骨移植物：自体移植物、同种异体移植物和 异种移植物
  • 传统方法的限制：供体部位疼痛、抗原反应和人畜共患疾病传播等
  • 治疗方法：骨组织工程已被引入 来开发骨替代物生物材料、细胞和生长因子的协同组合
• 挑战
  • 纳米酶对各种调节途径的影响还不够清楚，无法阐明纳米酶的详 细治疗机制，这可能会带来潜在的应用问题。
  • 保持治疗效果 和潜在生物安全之间的平衡
  • 最优先考虑的是系统评估毒性、 溶血性和在血液（或体液）循环中的稳定性
  • 当纳米酶作为纳米药物 应用于体内时，在药效学（PD）研究中需要确定几个重要因素，包括 治疗窗、最小有效剂量（MED）、和最大耐受剂量（MTD）
  • 此外，还应严格研 究治疗后评估，包括纳米酶的详细药代动力学（PK）、吸收、代谢、生 物分布和可逆（或不可逆甚至延迟）毒性
• 纳米酶
  • 纳米材料和酶的有机结合
  • 纳米酶特性：其多酶样活性、多功能性、低成本和高稳定性
  • 治疗原理：
    • 调节细胞代谢中活性氧（ROS）：清除活性来源于•OH自由基清除和抗氧化酶模拟能力（如过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶）
      • ROS产生活性源于POD-和氧化酶（OXD）样能力，其涉及威胁•OH和H2O2的产生
    • 调节活性氮（RNS)：如NO•自由基和ONOO清 除活性
    • 调节一些特定生物分子的水平：对不同 底物（如磷酸盐、蛋白质和糖类）的水解酶样能力