骨关节炎（OA）、急性肝损伤（ALI）、急性肾损伤（AKI）等炎症性疾病的进展与氧化还原失衡引起的焦亡密切相关。尽管Fe原子纳米酶在抑制焦亡、治疗炎症方面具有前景，但常见的Fe-N₄构型限制了Fe原子纳米酶的催化性能。本研究创新性的设计并构建一种负载Fe、Mn的氮氧掺杂竹节状碳纳米管（FeMn_DA/BCNT），并包裹巨噬细胞膜，得到多功能的铁锰双原子纳米酶([MM]FeMn_DA/BCNT) 。该纳米酶通过空间限域热解法实现铁锰双原子纳米酶锚定在碳纳米管上，赋予其高效的SOD、CAT、GPx样多酶活性。其独特的Fe、Mn 3dz²轨道对齐结构促进了电子传递与自由基吸附，显著提升催化效率；同时巨噬细胞膜为其提供了靶向性能。功能化后的纳米酶可靶向炎症、清除ROS并抑制细胞焦亡，在多种炎症性疾病中展现出巨大潜力。

发表刊物：Advanced Materials（影响因子26.8）

发表时间：2026.3.25

文章标题：重构FeMn双原子纳米酶中的对齐d轨道能级以抑制细胞焦亡，从而有效缓解炎症性疾病

英文原题：Reengineering Aligned D-Orbital Energy Levels in FeMn Dual-Atom Nanozyme Inhibits Pyroptosis for Effective Alleviation of Inflammatory Diseases

DOI：https://doi.org/10.1002/adma.72857

要点分析

1.[MM]FeMn_DA/BCNT纳米酶的合成与表征

本研究通过静电纺丝、HF蚀刻、脂质体挤出法等工艺，成功构建了多功能的铁锰双原子纳米酶([MM]FeMn_DA/BCNT)，形成Fe、Mn 3dz²轨道对齐结构。扫描电子显微镜（SEM，图1a）和扫描电子显微镜（TEM，图1b、1c）显示其竹节状碳管结构形貌；元素映射分析（mapping，图1d-e）证实C、N、O、Fe、Mn元素的均匀分布，无偏聚；球差校正高角环形暗场扫描透射电镜（AC-HAADF-STEM，图1f）确认铁、锰以原子形式均匀分散，无金属纳米颗粒形成。X射线衍射（XRD，图1g）显示碳峰特征而无金属晶相峰；拉曼光谱分析（Raman，图1f）说明掺杂后碳骨架结构稳定；X射线光电子能谱（XPS，图1i-j）和X射线吸收精细结构（XAFS，图1m-t）光谱进一步证实了Fe、Mn 3dz²轨道对齐配位结构的存在，铁、锰呈混合价态（Fe²⁺/Fe³⁺、Mn²⁺/Mn⁴⁺）。

FeMn_DA/BCNT纳米酶因Fe、Mn 3dz²轨道配位结构，展现出优异的类SOD、CAT、GPx多酶活性。密度泛函理论（DFT）计算揭示，Fe、Mn d轨道在费米能级处高度重叠，即3dz²轨道能级对齐（图2a-c），优化了底物吸附和电子传递能力；FeMn_DA/BCNT对H₂O₂、O₂的吸附与活化能力强于BCNT（图d-g），显著降低了催化反应能垒（如SOD样反应能垒从0.83eV降至0.24 eV，图2h；CAT样反应能垒从1.63 eV降至0.10 eV，图2i）。类SOD、CAT、GPx酶活验证FeMn_DA/BCNT纳米酶具有优异的清除ROS的能力（图j-o），三种酶协同的抗氧化级联反应，可将细胞毒性活性氧高效转化为水和氧气，为抑制焦亡提供了催化基础。

总结

本研究成功构建了一种新型多功能铁锰双原子纳米平台FeMn_DA/BCNT，该平台靶向炎症微环境，表现出优异的类酶抗氧化活性，能有效清除ROS，恢复线粒体功能，抑制 NLRP3 炎症小体激活，下调炎症和细胞焦亡因子，从而抑制细胞焦亡。更重要的是，[MM]FeMn DA /BCNT 不仅表现出优异的生物相容性，还能有效降低ROS、IL-1β、IL-6 和 NLRP3 的表达，在 OA、ALI 和 AKI 模型中显示出显著的治疗效果。该研究开发的新型仿生双原子纳米酶为治疗急性和慢性炎症性疾病提供了新的研究方向和治疗策略，具有重要转化潜力。