J. Control. Release | “以糖为触发”的级联纳米酶治疗感染性糖尿病伤口：通过氧化应激-葡萄糖剥夺双重压力驱动细菌碳代谢崩溃

年终总结
糖尿病伤口中的慢性细菌感染由于持续性炎症、顽固生物膜形成及抗生素耐药性，仍是临床治疗中的重大挑战。生物膜外聚合物基质不仅显著削弱免疫清除与抗菌药物渗透，还可通过分泌毒素和酶类破坏局部微环境，进一步加剧炎症并延缓修复。与此同时，糖尿病伤口常伴随富营养渗出物积聚和葡萄糖水平升高，为生物膜的形成与维持提供了“温床”，使传统治疗更难奏效。针对这一问题，吉林大学王林教授、山东大学李春霞教授和吉林大学董彪教授研究团队构建了一种葡萄糖响应型级联纳米酶系统（PPCG），用于感染性糖尿病伤口的精准抗感染治疗。
研究内容
PPCG纳米酶系统将葡萄糖氧化酶（GOx）与PdPtCu多金属纳米酶核心整合，并利用病灶微环境中的葡萄糖触发级联反应。反应启动后，GOx将葡萄糖氧化为葡萄糖酸并产生过氧化氢（H2O2），局部酸化有助于削弱生物膜结构稳定性，同时H2O2作为关键底物进入后续催化环节。随后，PdPtCu纳米酶的类过氧化物酶（POD）与类谷胱甘肽氧化酶（GSHOx）活性将H2O2转化为高活性的·OH并消耗细菌内源性谷胱甘肽，从而削弱其抗氧化防御；其类过氧化氢酶（CAT）活性则将过量H2O2分解为氧气，反向补给GOx反应所需氧源，维持级联循环稳定运行。在1064 nm近红外二区激光照射下，体系产生协同光热效应，进一步提升催化效率并促进生物膜破坏。多组学分析表明，PPCG对细菌同时施加氧化应激与葡萄糖剥夺的双重代谢压力，抑制葡萄糖摄取与糖酵解通量，诱导碳代谢系统性重编程，最终导致ATP枯竭与细菌功能崩溃（图1）。该研究为构建微环境响应型纳米酶抗感染策略提供了新的思路，在感染性糖尿病伤口治疗中展现出良好的应用潜力。图1. 葡萄糖响应型PPCG纳米酶系统在感染性糖尿病伤口中实现局部ROS递送与细菌代谢扰乱的示意图。
研究团队通过水热法制备了PdPtCu多金属纳米酶，所得纳米颗粒形貌规整、分散均一。元素组成及空间分布分析表明，Pd、Pt和Cu在单颗粒内均匀共分布，指示其形成结构一致的多金属体系。进一步的表面化学态分析显示，三种金属呈现多价态共存的电子环境，为多酶样催化活性的协同发挥提供了有利的电子结构基础。考虑到生物应用对水分散性与功能化的需求，研究进一步采用DSPE-PEG-COOH进行表面修饰，在提升水相稳定性的同时引入可反应的羧基位点；随后将GOx偶联至纳米酶表面，构建得到葡萄糖响应型PPCG级联系统，使材料具备以葡萄糖为底物启动级联反应的能力（图2）。图2. PdPtCu纳米酶表征图。

在性能评估中，PPCG在1064 nm近红外二区激光照射下表现出稳定的光热响应，可在不同浓度与功率条件下实现可调控升温，并具备良好的循环稳定性。同时，PPCG体现出CAT、POD与GSHOx等多种类酶活性。通过pH随时间变化监测可证实GOx介导的葡萄糖氧化与产酸过程；通过KI显色反应可指示H2O2的原位生成；通过溶解氧变化检测可验证类CAT催化的产氧能力；通过DTNB比色法可证实其类GSHOx活性与GSH消耗；通过TMB氧化显色实验可验证类POD活性；并可借助自由基探针与EPR自旋捕获检测进一步确认·OH的产生及光热对反应动力学的促进作用。（图3；部分定量结果见SI）。图3. PPCG纳米酶的光热性能及多种模拟酶活性。

本章未完，转载：https://mp.weixin.qq.com/s/OppAJ9R__JRnZ8zNiJhEpA