纳米酶在眼部疾病治疗中的研究进展

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.240348

摘要/Abstract

摘要：

适量活性氧（ROS）在调节生物体的多种生理功能中扮演着关键角色。 ROS含量的增加可能会导致氧化应激和生物分子损伤，从而导致各种疾病。由于长期暴露在光线下，具有高代谢活性的眼睛尤其容易受到氧化应激影响，与多种眼部疾病的发生和发展息息相关。因此，清除ROS维持氧化还原稳态至关重要。随着纳米技术的进步，具有类酶活性的纳米酶，如过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）等，因具有稳定性好、易于制备和生物相容性好等优点，在调节氧化还原稳态、缓解ROS相关损伤等领域受到了广泛关注。在本综述中，系统地总结了ROS与眼部疾病的关系、纳米酶在眼部疾病治疗中的研究进展，以及未来临床转化中存在的挑战和难题。

关键词: 纳米酶, 眼部疾病, 活性氧

Abstract:

Moderate levels of reactive oxygen species （ROS） are essential in modulating a range of physiological processes in living organisms. An increase in ROS content can result in oxidative stress and harm to biological molecules， resulting in various diseases. Due to prolonged exposure to light， the eyes with high metabolic activity are especially vulnerable to oxidative stress， which is strongly associated with the onset and progression of various ophthalmic diseases. Therefore， it is crucial to eliminate ROS and maintain oxidation-reduction homeosta. With the progress of nanotechnology， nanozymes with enzyme-like activities， such as catalase （CAT） and superoxide dismutase （SOD）， have attracted extensive attention due to their stability， ease of preparation， and good biocompatibility， in regulating oxidation-reduction homeosta and alleviating ROS-related damage. In this review， we systematically summarize the relationship between reactive oxygen species and ophthalmic diseases， the research progress of nanozymes in the treatment of ophthalmic diseases， and the challenges and difficulties in clinical translation.

Key words: Nanozymes, Ophthalmic diseases, Reactive oxygen species

中图分类号:

O611

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图/表 7

图1 纳米酶治疗眼部疾病的应用

Fig.1 Application of nanozymes in the treatment of ophthalmic diseases

图2 （A）双原子纳米酶合成示意图以及通过抑制NLPR3炎症小体激活打破DED恶性循环［66］；（B） Cs@P/CeO2抑制细胞ROS的产生，下调炎症过程并使巨噬细胞复极化［68］；（C） Ce@PBD合成示意图以及作用机制，清除过量积累的ROS，并可恢复泪膜［75］；（D） PBnZ纳米酶滴眼液合成示意图以及可通过增加角膜停留时间并持续清除ROS缓解DED［77］；（E） C-dots@Gel合成示意图以及通过稳定泪膜、延长泪液分泌、修复角膜表面损伤和增加结膜杯状细胞群来有效缓解DED［79］

Fig.2 （A） Illustrative representation of the synthesis of dual-atom nanozyme and disrupting the detrimental cycle of DED through the suppression of NLPR3 inflammasome activation［66］；（B） Cs@P/CeO2 inhibits the production of ROS in cells， downregulates inflammatory processes， and induces polarization of macrophages［68］；（C） A schematic representation of the synthesis of Ce@PBD and the mechanism of action， which clears excessively accumulated ROS and can restore the tear film［75］；（D） Schematic representation of the synthesis process for PBnZ nanozyme-based eye drops， which can alleviate DED by increasing the time of corneal residence and continuously clearing ROS［77］；（E） Illustrative representation of the synthesis of C-dots@Gel， which efficiently alleviates DED by maintaining the stability of the tear film， prolonging the secretion of tears， restoring the corneal surface integrity， and increasing the cup-shaped cell group of the conjunctiva［79］

图3 （A） Fe-Quer NZs的制备过程以及所合成的多功能纳米酶具有出色的水溶性和高效的清除ROS的能力，以及抗微血管渗漏、微血管瘤和抗血管生成作用［80］；（B）Pt NPs降低氧化应激和炎症反应，增加视网膜中的视杆细胞和视锥细胞光感受器（PRs）的存活［81］

Fig.3 （A） The preparation process of Fe-Quer NZs and the synthesized multifunctional nanozymes have excellent water solubility and high efficiency in clearing ROS and anti-vascular permeability， microvascular hemangioma and anti-angiogenesis effects［80］；（B） Pt NPs reduce oxidative stress and inflammatory responses， and increase the survival of rod and cone photoreceptors （PRs）［81］

图4 （A） Fe-姜黄素纳米酶合成示意图以及下调IFN-γ、IL-17和TNF-α炎症因子的水平，抑制Th1和Th17细胞的增殖［87］；（B） CX3CL1@PEI-PBA-HA/CeNPs合成示意图以及递送CX3CL1/CeNPs功能分子协同调节炎症和免疫微环境［92］

Fig.4 （A） Figure illustrating the synthesis of Fe-curcumin nanozyme and downregulation of inflammatory factors including IFN-γ， IL-17， and TNF-α， as well as inhibition of Th1 and Th17 cell proliferation［87］；（B） Schematic illustration of the synthesis of CX3CL1@PEI-PBA-HA/CeNPs and delivering functional molecules of CX3CL1/CeNPs for coordinated regulation of inflammation and the immune microenvironment［92］

图5 MGMN合成示意图以及用于治疗感染性角膜炎。根除细菌和真菌并调节过度炎症反应。利用SOD-CAT级联反应将过量的ROS转化为氧气，从而缓解缺氧并促进上皮损伤修复［98］

Fig.5 A schematic diagram of the synthesis of MGMN， employed in the management of infectious keratitis. The elimination of microorganisms including bacteria and fungi， and the regulation of overactive inflammatory reactions. The cascade reaction involving SOD and CAT is used to transform surplus ROS into oxygen， thus relieving hypoxic conditions and facilitating the repair of epithelial tissue［98］

图6 （A）Pd纳米晶处理机制模式图，减少暴露于缺氧的HSF中的氧化应激，调节Nrf-2/Ho-1信号通路，阻止Col-1氧化降解［116］；（B） Cu MOF纳米酶合成以及治疗化学角膜烧伤的模式图［119］

Fig.6 （A） A diagram illustrating the mechanism of treatment using Pd nanocrystals， Pd nanocrystals reduce oxidative stress in HSF exposed to hypoxia， regulate the Nrf-2/Ho-1 signaling pathway， and prevent Col-1 oxidative degradation［116］；（B） A schematic diagram of the synthesis of Cu MOF nanozymes and its application in treating chemical corneal burns［119］

图7 缺氧诱导的视网膜新生血管疾病的示意图及Pt@MitoLipo纳米酶靶向线粒体ROS清除和缺氧缓解用于视网膜新生血管疾病治疗［124］

Fig.7 A diagrammatic representation of retinal neovascularization disease caused by hypoxia， along with the application of Pt@MitoLipo nanozymes for targeted scavenging of mitochondrial ROS and alleviation of hypoxia in the treatment of retinal neovascular diseases［124］

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