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*本文首發于“納米酶Nanozymes”公眾號，2025年7月20日

*編輯：張旭

痛風的病因在于血尿酸水平過高，導致尿酸單鈉（MSU）晶體在關節腔內析出，進而引發劇烈的免疫炎癥反應。當前的臨床療法在快速抑制炎癥的同時，難以有效消融已形成的MSU晶體，形成了“治標不治本”的困境。納米酶作為一種活性穩定、環境耐受性強的仿生催化材料，為解決這一難題提供了新思路。然而，如何克服活性位點分散帶來的傳質限制，并將負責降解尿酸的氧化酶與負責清除炎癥的抗氧化酶進行功能協同集成，是該領域面臨的關鍵科學挑戰。

針對上述挑戰，中國科學院深圳先進技術研究院王國成研究員團隊、聯合燕山大學梁波教授團隊、深圳理工大學陳棣教授團隊，通過對錳（Mn）的多元價態和氮（N）配位環境進行理性設計，成功構建了一種兼具氧化酶與抗氧化酶活性的錳基金屬有機框架（MOF）納米酶（Mn-N-C）。該研究策略通過協同調控錳的摻雜比例與氮的配位結構，有效整合了類尿酸酶與抗氧化酶的雙重活性，顯著增強其對痛風的治療效果（圖1）。

圖1.Mn-N-C-40%-1000 °C的組成和結構的表征：A）MnZIF-8和Mn-N-C的SEM圖像（（左：MnZIF-8-40%，右：Mn-N-C-40%-1000°C）。B）TEM圖像和C）元素映射圖像。D）XRD圖譜。E）Raman光譜。F）BET比表面積和孔隙率分析。G）Mn 2p XPS和 H）N 1s XPS。

研究團隊通過系統優化錳摻雜比例和碳化溫度，最終篩選出性能最優的Mn-N-C-40%-1000°C。該材料表現出卓越的類尿酸氧化酶（UOD）活性，能夠高效降解尿酸（UA），且活性呈現濃度依賴性。同時，其強大的抗氧化酶活性也得到證實：通過產氧實驗驗證了其類過氧化氫酶（CAT）活性，并通過WST-8法確認了其高效清除超氧陰離子（O2??）的類超氧化物歧化酶（SOD）活性（圖2）。

圖2.A）尿酸（UA）降解的紫外-可見光譜（UA：100 μM）。B）UOD活性循環試驗。C）Mn-N-C-40%-1000°C的CAT性能。D）CAT性能三次循環試驗。E）Mn-N- C-40%-1000 °C不同濃度下的SOD性能。F）Mn-N-C-40%-1000°C的OXD活性。G）Mn-N-C-40%-1000°C的POD活性。H）ICP-OES穩定性評價。I）Mn-N-C-40%-1000°C的協同多酶活性的示意圖。

為進一步探究催化活性中心，研究團隊采用高濃度H2O2對材料進行處理。結果表明，處理后的材料（記為 Mn-N-C-40%-1000°C(O+)）因其關鍵的吡咯氮含量減少，導致氧化還原能力和氧吸附能力減弱，三重酶活性均顯著下降。此外，自由基猝滅實驗證實，活性氧（ROS）在尿酸（UA）的催化降解過程中扮演了關鍵角色（圖3）。

圖3.Mn-N-C-40%-1000°C性能優化機制分析：A）UOD活性對比。B）CAT活性對比。C）SOD活性對比。D）Mn-N-C-40%-1000°C（O+）的N1s XPS譜。E）Mn-N-C-40%-1000°C（O+）的Mn2p XPS光譜。(F）)自由基猝滅鑒定UA降解中涉及的活性氧物質。

痛風治療的核心挑戰在于高效降解誘發“炎癥風暴”的針狀MSU晶體。本研究重點評估了 Mn-N-C-40%-1000°C 的“溶晶”性能。電鏡（SEM/TEM）觀測結果顯示，微米級的針狀MSU晶體在與納米酶作用30分鐘后，便被迅速催化分解為亞微米級的細絲結構并吸附于納米酶表面。120分鐘后，MSU晶體完全消失，其XRD特征峰也同步消失。反應后，納米酶表面鈉（Na）元素含量減少且自身結構恢復如初，證明了其高效且可循環的催化能力。

圖4.Mn-N-C-40%-1000℃高效“溶晶”效果。

基于其卓越的多酶活性與溶晶性能，研究團隊進一步在細胞層面驗證了其抗炎潛力。經聚乙二醇（PEG）修飾后的納米酶（P-Mn-N-C）展現出強大的抗炎與抗氧化能力。流式細胞術與熒光顯微成像結果均表明，P-Mn-N-C能顯著清除細胞內活性氧（ROS）。q-PCR分析則揭示，該材料通過下調M1型促炎巨噬細胞的標志物（CD86/iNOS）來抑制炎癥反應，從而實現強效抗炎作用（圖5）。

圖5.P-Mn-N-C的體外抗炎抗氧化應激評價。

在MSU誘導的急性痛風小鼠模型中，P-Mn-N-C同樣展現出突破性的治療效果。單次關節腔注射6小時后，P-Mn-N-C治療組的關節腫脹、局部溫度及疼痛敏感度均得到顯著緩解，其消腫、退熱和鎮痛效果明顯優于臨床常用藥秋水仙堿，且小鼠行為學表現已接近正常水平。后續的生化檢測證實，該材料不僅能有效降低血清尿酸水平，還能顯著抑制炎癥因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）的表達。尤為重要的是，P-Mn-N-C以單劑量、快速起效的優勢，彰顯了其作為新一代痛風治療劑的潛力（圖6，7）。

圖6.P-Mn-N-C治療小鼠急性痛風

圖7.P-Mn-N-C治療小鼠急性痛風

本研究通過對錳價態與氮配位環境的理性設計，成功實現了氧化酶與抗氧化酶活性的一體化集成。系統表征與實驗證實，Mn-N-C-40%-1000°C兼具優異的類尿酸酶、類過氧化氫酶及類超氧化物歧化酶三重活性，能夠高效消融MSU晶體。體外實驗驗證了其優異的抗炎、抗氧化應激性能；在關節腔注射給藥的體內模型中，該納米酶展現出超越臨床金標準藥物秋水仙堿的治療效果。此項工作作為少數探索錳（Mn）基納米酶用于治療痛風及高尿酸血癥的研究之一，有望為開發高效、安全的痛風靶向療法開辟了全新方向。

該工作以“Triple-Enzyme Mimetic Manganese Nanozyme with Redox-Adaptive Catalysis for Synergistic MSU Degradation and Inflammation Resolution in Acute Gout”為題目發表于Advanced Healthcare Materials。中國科學院深圳先進技術研究院王國成研究員、燕山大學梁波教授及深圳理工大學陳棣教授為該論文的共同通訊作者。燕山大學與中科院深圳先進技術研究院聯合培養碩士林宇軒、深圳理工大學朱正霖博士以及中科院深圳先進技術研究院徐正江助理研究員為論文的共同第一作者。本研究的開展亦得到了中山大學第八附屬醫院黃輝教授的大力支持，以及國家自然科學基金與深圳市科技計劃項目的資助。