龙伟研究小组开发出具有高效辐射防护作用的仿生Ce-MOF纳米酶
2022年12月5日，辐射防护与药物研究室龙伟研究小组开发出一种具有高效辐射防护作用的仿生Ce-MOF纳米酶，该仿生纳米酶具有与天然超氧化物歧化酶（SOD）类似的活性中心结构，可通过改变金属价态调控其类SOD活性，通过清除活性氧（ROS）发挥小鼠全身辐射防护作用，该研究成果以中国医学科学院放射医学研究所为第一单位，以“Design of Monovalent Cerium-Based Metal Organic Frameworks as Bioinspired Superoxide Dismutase Mimics for Ionizing Radiation Protection”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces（IF=10.3831）杂志上。
SOD是体内主要的抗氧化酶之一，在防护ROS介导的氧化损伤方面发挥着关键作用。近年来，模拟SOD活性的仿生纳米酶在电离辐射防护方面展现出很大的潜力。团队受天然SOD和氧化铈纳米酶的功能和结构启发，设计了两种单一价态的铈基金属有机框架（Ce-MOFs），CeⅢBTC和CeⅣBTC，用于模拟天然SOD的活性，研究金属价态对类酶活性的调控作用及其电离辐射防护效果。研究发现，这两种Ce-MOFs可以选择性地清除超氧阴离子（O2•−），表现出类酶催化活性和选择性。而且与天然SOD和氧化铈纳米酶一样，Ce-MOFs的类SOD催化机制源于Ce(Ⅳ)和Ce(Ⅲ)之间的价态循环。此外，通过构建单一价态的Ce-MOFs，我们发现与低价态的CeⅢBTC相比，高价态的CeⅣBTC具有更高的类SOD活性，并从热力学的角度揭示了金属价态对Ce-MOFs氧化还原电位的影响是造成其类酶活性差异的原因。进一步将CeⅣBTC纳米酶用于电离辐射防护，可有效清除ROS，缓解细胞因γ射线辐射引起的细胞活性、增殖能力下降和DNA损伤，并可通过修复骨髓DNA损伤、减轻组织氧化应激和炎症，提高受照小鼠的存活率。本项目的研究将有助于开发基于Ce-MOFs的辐射防护剂，并促进其他ROS相关疾病的治疗。
该研究得到中国医学科学院医学与健康科技创新工程项目(2021-I2M-1-042）和中央高校基本科研业务费专项资金（3332021063）的资助。中国医学科学院放射医学研究所刘亚助理研究员为主要完成人，与栗贺、刘伟为该文共同第一作者，通讯作者为中国医学科学院放射医学研究所龙伟副研究员。
原文链接：https://pubs.acs.org/articlesonrequest/AOR-AEHUI6XXUGQCJ5CGSCTC
