单原子纳米酶水凝胶调控TMJ-OA病理微环境

文章来源：北科纳米专业的纳米材料合成专家浏览次数：74时间：2026-02-04 设计合成：18101240246

颞下颌关节骨关节炎（TMJ-OA）为退行性疾病，现有治疗手段有限。该研究构建锰-氮-碳单原子纳米酶（Mn-NC SAzymes）-壳脱模复合水凝胶系统，明确其Mn-N4配位结构，整合原子级催化设计与局部递送功能。依托纳米酶协同双酶样活性及壳菌修复特性，实现ROS清除、炎症微环境调节与骨软骨联合修复的多维协同，通过分子机制分析阐明其抑制炎症诱导软骨细胞凋亡及ECM降解的作用，借助密度泛函理论（DFT）揭示催化反应通路，系统性阐释单原子纳米酶的结构-性质关系及体内功能重建机制，推动TMJ-OA治疗模式转

01研究背景

TMJ-OA作为退行性疾病，缺乏有效治疗方案。疾病进程中，过量活性氧（ROS）引发异常炎症微环境，进而导致软骨细胞凋亡、细胞外基质（ECM）降解及软骨代谢紊乱，这一病理特征构成了该研究的核心出发点。
02主要内容
聚焦TMJ-OA的病理微环境问题，设计并构建Mn-NC SAzymes-壳脱模复合水凝胶系统，通过X射线吸收精细结构光谱确定其Mn-N4配位结构。该系统整合原子级催化与局部递送功能，利用纳米酶的协同双酶样活性及壳菌的活性修复特性，实现从ROS清除、炎症调节到骨软骨联合修复的多维功能协同。同时，深入分析分子机制，明确其对炎症诱导的软骨细胞凋亡及ECM降解的抑制作用与MAPK信号通路相关，并通过DFT计算揭示催化反应通路，系统阐释单原子纳米酶的结构-性质关联及体内功能重建机制。
03研究设计
以TMJ-OA的ROS相关炎症微环境为靶点，设计Mn-NC SAzymes-壳脱模复合水凝胶系统，通过光谱技术解析材料核心配位结构；结合材料学、分子生物学及理论计算方法，探究该复合水凝胶的催化性能、对病理微环境的调控作用及骨软骨修复效果，同时阐明其分子作用机制与催化反应通路。
04结果
成功构建具有Mn-N4配位结构的Mn-NC SAzymes-壳脱模复合水凝胶，实现原子级催化设计与局部递送系统的有效整合；该材料具备协同双酶样活性与修复特性，可高效清除ROS、调节炎症微环境，抑制炎症诱导的软骨细胞凋亡及MAPK信号通路介导的ECM降解，促进骨软骨联合修复；通过DFT计算明确了催化反应通路，系统揭示了单原子纳米酶的结构-性质关系及其在体内的功能重建机制。
05思路延伸
为TMJ-OA的治疗提供了从单纯症状缓解向多维功能重建转变的新方向，同时为单原子纳米酶的结构设计、性能优化及生物医学应用中的机制研究提供了系统性参考，为退行性疾病的材料干预策略提供了新思路。
原文来源：
1. 期刊：ACS Nano
2. Pub Date：2026-01-24
3. DOI：10.1016/j.bioactmat.2026.01.031
4. 作者：Min Xing, Shuhan Chen, Mengjiao Zhu, Yuanming Cao, Jiayin Feng, Wenhao Qian, Kuicai Ye, Xuanyong Liu, Jiajun Qiu

北科纳米-学术前沿公众号


二维材料Frontier	生物纳米材料前沿	MXenes Frontier	纳米医学Frontier