近日，研究组与许昌学院何伟伟教授、河南大学黄永伟教授团队在高效抗氧化纳米酶设计及肺纤维化治疗研究领域取得重要进展，相关研究结果以“Vanadium Carbide Nanosheets with Broad-Spectrum Antioxidant Activity for Pulmonary Fibrosis Therapy”为题发表纳米领域重要期刊《ACS Nano》（ACS Nano, 2023, DOI: 10.1021/acsnano.3c06105）。

特发性肺纤维化(IPF)是一种慢性、高致死率的肺间质性疾病。大部分IPF病因不明，目前尚无治愈方法，患者中位生存时间仅3-5年。医学界普遍认为，肺纤维化的发生与氧化应激密切相关。因此，抗氧化治疗被认为是预防和减轻肺纤维化的有效策略。但是临床研究表明，天然抗氧化酶和有机小分子抗氧化治疗效果并不理想，其原因可能在于它们在病理条件下的抗氧化效率和持久性均较低。近年来，人们发现一些纳米材料，特别是纳米酶（一类具有酶样催化特性的纳米材料），在特定条件下能够产生或清除生物活性物种（如活性氧和氮物种），从而可以调节生物机体内氧化还原水平，为癌症和氧化应激类疾病治疗提供了纳米方案。那么，能否利用纳米酶抗氧化活性治疗特发性肺纤维化？这是一个非常值得研究但仍然研究不足的问题，其关键和难点在于设计合成高效抗氧化活性和良好生物相容性的纳米酶材料。

针对上述问题，借鉴二维单层金属碳化物（MXene）富电子和催化特性，采用插层剥离方法合成了高度分散、超薄单/少层结构的V4C3纳米片。受MXene易氧化特点启发，通过控制V4C3自氧化水平来平衡V价态组成和表面状态，获得了广谱、高效和持久增强的抗氧化能力（是天然抗氧化剂AA和TA的几到几十倍）；提出了价态工程策略对V4C3纳米片化学结构和生物物理活性的潜在调控机制，阐明了多种抗氧化路径的协同作用。首次探索将MXene材料用于IPF治疗，结果表明V4C3具有抗炎、抗纤维化和重塑氧化应激水平的三重效应，从而显著抑制肺部肌成纤维细胞增殖和ECM异常，对肺纤维化显示出满意的治疗效果。此外，V4C3纳米片具有良好的生物相容性和肾脏排泄能力，在用药治疗期间没有发现对其他脏器的毒副作用。该研究为高效抗氧化纳米材料设计提供了新思路，也为氧化应激相关疾病治疗抗氧化药物开发提供了新策略。