近期，安徽医科大学王咸文教授在ACS Nano上发表了具有多种酶活性的CuCo₂O₄纳米花通过类铜死亡治疗细菌感染伤口的文章。纳米酶驱动的催化疗法为细菌生物膜感染的伤口提供了一种有前途的治疗策略。然而，纳米酶基材料的单一功能和有限的催化效率往往限制了伤口感染治疗的有效性。在本研究中，制备了具有多种酶活性的CuCo₂O₄纳米花，用于创面中的抗菌/抗生物膜处理。CuCo₂O₄表现出过氧化物酶样（POD样）和氧化酶样（OXD样）双酶活性，产生大量的·OH和O₂^•–。此外，CuCo₂O₄的谷胱甘肽过氧化物酶样（GSH-Px样）活性可减少伤口微环境中GSH的过度表达，增强活性氧（ROS）的治疗作用。以PEG₄₀₀₀为溶剂，采用水热法对CuCo₂O₄的形貌进行了改性，使其暴露出更多的活性中心位点，显著提高了酶的催化活性。体外结果表明，CuCo₂O₄对细菌形成的生物膜有明显的破坏作用。在体内，CuCo₂O₄显著促进血管生成、胶原沉积和细胞增殖。转录组测序显示，细菌中ROS水平升高导致细胞膜损伤和代谢紊乱。此外，细菌内Cu²⁺超载诱导脂质过氧化积累，破坏呼吸链和三羧酸（TCA）循环，最终导致细菌类铜死亡。这种治疗策略结合了多种酶样活性的协同作用和类铜死亡，为治疗生物膜感染提供了一种方法。    

要点分析：

要点一：以PEG4000为溶剂，采用水热合成方法，改变了纳米材料的形态，形成了由多个二维纳米片组成的三维纳米花。因此，CuCo₂O₄具有大的表面积，这增加了反应位点的数量并提高了催化效率。

要点二：CuCo₂O₄具有POD样和OXD样活性，可产生丰富的ROS，如O₂^•–和•OH，通过协同的双酶活性有效对抗细菌。。

要点三：，CuCo₂O₄表现出良好的GSH-Px样酶活性，可以有效减少伤口中高表达的GSH，从而改变微环境并有助于抗菌治疗。

要点四：CuCo₂O₄显著促进血管生成、胶原沉积和细胞增殖。

要点五：具有多种酶活性的CuCo₂O₄纳米花通过类铜死亡诱导细菌死亡。

本工作成功制备了具有多种酶样活性的CuCo₂O₄，并用于治疗生物膜感染伤口和烧伤伤口。制备的花状CuCo₂O₄提供了丰富的酶活性位点，增强了酶的催化活性。酶动力学分析显示Km值为6.272 mM，Vmax为2.099 μm/s。重要的是，CuCo₂O₄的GSH-Px样活性改变了高表达GSH伤口的微环境，进一步增强了抗菌作用。细菌转录组测序结果表明，多种酶样活性有效地破坏细胞膜，损害蛋白质，抑制能量、碳/氮代谢和三羧酸循环，所有这些都实现了抗菌作用。体外实验结果表明，对MRSA和大肠杆菌的生物膜破坏率分别达到88.83%和77.62%，对生物膜抑制率分别达到96.35%和94.88%。体内实验表明，CuCo₂O₄处理显著促进了生物膜感染伤口和烧伤伤口的上皮化、细胞增殖、胶原沉积和血管生成，同时促进了伤口愈合。总的来说，本研究中开发的基于多种酶样活性的纳米酶协同治疗策略在治疗生物膜感染伤口方面具有巨大的潜力。然而，技术、制造、监管和临床方面仍需要进一步的研究和探索。

全文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c02825

参考文献：CuCo₂O₄ Nanoflowers with Multiple Enzyme Activities for Treating Bacterium-Infected Wounds via Cuproptosis-like Death. Wenqi Wang, Yuyu Cui, Xiaolong Wei, Ying Zang, Xulin Chen, Liang Cheng, andXianwen Wang. ACS Nano (2024).DOI: 10.1021/acsnano.4c02825.    

作者及团队介绍：王咸文，博士，安徽医科大学东南学者，教授（校三类人才），博士生导师，东南博士后合作导师。安徽省教育厅优秀青年基金获得者，主持国自然面上、青年基金，和安徽省自然基金等在内的10余项课题。中国生物物理学会自由基生物学与自由基医学分会青年委员。Nano TransMed副主编，Exploration和Journal of Cancer Metastasis and Treatment等期刊编委，Chinese Chemical Letters、Military Medical Research、Burns & Trauma及View等杂志青年编委。入选Nanoscale （IF: 8.307）和Journal of Materials Chemistry B（IF: 7.571）2023 Emerging Investigators（新锐科学家），入选斯坦福全球顶尖2%科学家2022及2023年榜单，合肥市D类高层次人才（市级领军人才）。博士毕业于苏州大学材料科学与工程专业（导师：李述汤院士、刘庄教授和程亮教授）。主要从事纳米药物载体的构建、及其在肿瘤治疗抗菌和炎症疾病中的应用。迄今为止共发表SCI论文90多篇，其中以一作/通讯作者在Chemical Society Reviews、Journal of the American Chemical Society、Advanced Functional Materials、Nano Toady、Bioactive Materials、Materials Horizons、Chemistry of Materials、Biomaterials等在内的材料、化学、生物医学领域的国际知名期刊上发表60多篇高水平论文，IF大于10分以上的论文30余篇，IF大于20分以上的论文6篇。论文总次数超过6700余次，其中ESI高被引论文16篇，热点论文2篇，H-index：41。申请人的研究成果先后受到搜狐网和中国科学报等众多媒体和网站的亮点报道，多篇文章被选为封面论文。