來源：iNature Life（ID:iNature_Lifes）
急性腎損傷（AKI）作為一種常見的氧化應激相關的腎臟疾病，每年在臨床上造成很高的死亡率，包括大流行病COVID-19在內的許多其他臨床疾病都有很大可能導致AKI，然而在臨床上只有補液、腎透析和其他支持性療法可以治療AKI。奈米科技介導的抗氧化療法代表了AKI治療的一種有希望的治療策略。然而，現時模仿酶的納米抗氧化劑顯示出較差的生物相容性和生物降解性，以及非特异性的ROS水准調節，進一步可能造成有害的不良影響。
2021年7月17日，來自四川大學楊偉等研究團隊在Advanced Science上線上發表了題為“Redox-Mediated Artificial Non-Enzymatic AntioxidantMXene Nanoplatforms for Acute Kidney Injury Alleviation”的研究論文，報告了一種基於超薄Ti3C2-PVP納米片（TPNS）的新型非酶促抗氧化劑策略，具有良好的生物相容性和對多種ROS的巨大化學反應性，用於AKI治療。
急性腎損傷（AKI），是住院病人中最常見的臨床疾病之一，尤其是對於那些在重症監護室的病人來說，這已成為全球醫療衛生領域越來越關注的問題。AKI通常被定義為在幾小時或幾天內突然發生的腎衰竭或腎臟損傷，其特點是尿素氮和肌酐水准升高，同時伴隨著尿量减少。
一般來說，AKI患者有更高的風險發展其他健康問題，如慢性腎臟病、高血鉀、高鉀血症、代謝性酸中毒、體液平衡改變，或在未來再次發生AKI，囙此AKI患者的發病率和死亡率都很高。更糟糕的是，作為現時全球健康威脅之一，COVID-19可能導致包括AKI的嚴重腎臟疾病。據報導，經歷過COVID-19的人有很大的AKI風險，發生AKI的可能性是非COVID患者的兩倍。不幸的是，現時它只有溫和的治療方法，如補液、腎透析和其他一些支持性療法，而AKI的特殊療法是迫切需要的，尤其是對COVID-19患者。
在AKI的進展過程中，過量產生的有毒活性氧（ROS）與一些生物大分子發生反應，造成不可逆的永久性生物大分子損傷，如DNA損傷、脂質過氧化或蛋白質變性，從而引發氧化應激和過度炎症反應，甚至出現慢性炎症和突發性腎損傷。囙此，ROS被認為是AKI治療的關鍵目標之一，有效清除腎臟中的ROS可能調節腎臟微環境，减少氧化應激介導的AKI的病理進展。
一些分子抗氧化劑如N-乙醯半胱氨酸（NAC）對AKI的預防顯示出積極的作用，然而，這些抗氧化劑的快速排泄、生物利用度低和清除ROS的功效低限制了它們的臨床應用。囙此，設計創新的抗氧化劑和抗炎策略，廣泛和有效地針對各種有毒ROS，有效治療AKI和其他ROS相關疾病仍然是一個巨大的挑戰。
為了維持人體細胞內的氧化還原平衡，內源性的抗氧化防禦系統主要由酶（如超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）和谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）等）和非酶性抗氧化劑。雖然這些內源性抗氧化劑在正常的生理條件下運作良好，但在病理條件下通常不足以抵消過多的ROS生成。
受天然抗氧化劑防禦系統的啟發，許多外源性抗氧化納米材料最近作為一種新型的抗氧化劑引起了極大的關注，因為它們具有更好的穩定性、廣譜抗氧化能力和更高的ROS清除效率。通常，大量合成的模仿酶的納米材料（納米酶），如金屬納米顆粒，金屬氧化物納米顆粒，碳基納米材料，生物分子，已經顯示出多種ROS清除能力和令人欽佩的抗氧化活性。
然而，這些人工酶總是能够同時催化ROS的產生，導致潜在的有害的不利影響，如誘導氧化應激，啟動免疫細胞和基因毒性，這限制了它們的臨床轉化。相比之下，具有廣譜自由基清除能力的非酶性抗氧化劑納米材料能够防止或减少氧化損傷而沒有明顯的副作用，同時它們具有更好的生物相容性和更大的臨床轉化潜力。
現時，二維納米材料作為一種具有超薄層結構拓撲結構的新型納米材料，由於其高比表面積和突出的理化性質，在生物醫學應用方面吸引了越來越多的關注。特別是最新的納米材料，即二維MXenes，在生物醫學領域顯示出巨大的潜力，可作為藥物、蛋白質載體和有前途的治療性納米醫學，這歸功於其迷人的理化性質和生物效應。這歸功於其迷人的理化特性和生物效應，如出色的光熱轉換、X射線衰减、電子透明、局部表面电浆共振、細胞內吞作用、和酶觸發的生物降解。更重要的是，二維Ti3C2 MXene對ROS具有很大的化學反應性，但它還沒有被系統地研究。
此外，Ti3C2 MXene表現出酶/H2O2響應性生物降解的內在特性，在治療後會降解為Ti（II）亞氧化物或Ti（III）亞氧化物甚至Ti（IV）氧化物（TiO2），其不良反應的風險可以忽略不計。囙此，Ti3C2 MXene將是一種有效的抗氧化劑，具有廣譜的清除ROS能力和生物安全性，可以治療包括AKI在內的一系列與ROS有關的疾病，然而，這些仍有待於很好地探索和驗證。
該研究探討了二維Ti3C2 MXene納米片作為人工非酶ROS清除劑的能力，以實現高效的抗氧化和抗炎作用，並在小鼠模型中預防ROS介導的AKI。Ti3C2納米片的幾何框架與以前報導的片狀DNA框架相似，後者優先在AKI小鼠的腎臟中積累，可能使AKI治療的腎臟有效吸收。這些Ti3C2片材在通過聚乙烯吡咯烷酮（PVP）進行表面修飾形成Ti3C2-PVP納米片（TPNS）後，表現出更好的生物相容性和生理穩定性，而且在體外和體內都證明了酶/ROS觸發的生物降解性，沒有任何明顯的毒性。
此外，它們具有廣泛的氧化還原介導的ROS消除活性，對抗各種ROS，包括H2O2、-OH和-O2-，允許減輕氧化應激引起的損害，作為非酶性抗氧化平臺，密度函數理論（DFT）計算和體內及體外實驗都證明了這一點。
總之，該研究介紹了一種有趣和有效的方法，通過二維MXene的非酶性抗氧化保護來緩解AKI。
參考消息：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202101498
本文版權歸原作者所有，文章內容不代表平臺觀點或立場。如有關於文章內容、版權或其他問題請與我方聯系，我方將在核實情况後對相關內容做删除或保留處理！