▲第一作者：賀利貞、黃冠寧；通訊作者：陳填烽
通訊單位：暨南大學DOI：10.1126/sciadv.aay9751
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針對缺血性腦卒中再灌注引起的氧化損傷，該團隊在具有抗氧化活性的二氧化鈰（CeO2）的表面“原位合成”金屬有機框架（ZIF-8）得到CeO2@ZIF-8複合納米體系，實現增強複合納米粒子的催化和抗氧化活性。ZIF-8封裝可以控制CeO2核的大小和表面電荷，緩慢暴露CeO2活性成分，延長其血液循環時間，降低清除率，增強BBB穿透能力，提高生物利用率。
結果表明，該納米系統能有效抑制大腦中動脈閉塞(MCAO)小鼠腦組織脂質過氧化，減少腦組織神經元的氧化損傷和凋亡。有趣的是，CeO2@ZIF-8還通過抑制星形膠質細胞的激活和促炎細胞因子的分泌來抑制炎症和免疫反應引起的損傷，從而在缺血性卒中的神經保護治療中實現了令人滿意的預防和治療，並且具有很高的安全性。
背景介紹
缺血性卒中由於其致死率和長期致殘率不斷上升，已經成為威脅人類健康的主要疾病。近年來，儘管靜脈溶栓與血管內治療已經在臨床上應用非常廣泛，但是在血栓被取出或溶解後，腦缺血部位恢復血流供應，會導致超氧陰離子(·O2−)、過氧化氫(H2O2)和羥自由基(·OH)等活性氧(ROS)的過度產生，繼而引起腦血管系統和神經網絡的繼發性損傷，即缺血再灌注損傷。因此，設計和開發具有高效抗氧化活性和生物相容性藥物來治療缺血性卒中再灌注引起的繼發性損傷尤為重要。
本文亮點
（1）通過在CeO2納米粒子表面原位生長金屬框架材料ZIF-8增強其血液循環時間及生物利用度；（2）ZIF-8的分解導致活性配體釋放從而增強納米體系的抗氧化活性,有效抑制大腦中動脈閉塞小鼠腦組織脂質過氧化，降低腦組織神經元的氧化損傷和凋亡。（3）納米體系通過抑制星形膠質細胞激活與炎症相關細胞因子的釋放，協同治療缺血性腦卒中再灌注引起的損傷。
圖文解讀
圖1：CeO2@ZIF-8複合納米體系結構分析
(A) CeO2@ZIF-8複合納米材料治療缺血性卒中再灌注引起的繼發性損傷及作用機理示意圖。(B, C, D, E) CeO2, ZIF-8, CeO2@ZIF-8 的SEM，TEM和元素分析。(F, G, H) CeO2, ZIF-8, CeO2@ZIF-8的XRD，UV-Vis，Raman光譜分析。(I, J, H) CeO2, ZIF-8, CeO2@ZIF-8 的XPS分析與Zn 2p和Ce 3d精細譜圖。
圖2：CeO2@ZIF-8複合納米體系體外清除ROS能力檢測
(A) CeO2@ZIF-8複合納米粒子體外清除ROS示意圖。(B) ABTS法檢測CeO2, ZIF-8, CeO2@ZIF-8 三者總清除自由基能力。(C) 原位拉曼檢測CeO2@ZIF-8 循環清除過氧化氫（H2O2）能力。(D) 5%過氧化氫溶液分解CeO2@ZIF-8外殼（ZIF-8） 的TEM圖。(E, F) EPR與紫外光譜分析CeO2, ZIF-8, CeO2@ZIF-8清除羥自由基能力。(G, H) EPR與熒光光譜分析CeO2, ZIF-8, CeO2@ZIF-8清除超氧陰離子自由基能力。
圖3：CeO2@ZIF-8複合納米體系通過清除ROS減少腦組織神經細胞的氧化損傷和凋亡
(A) CeO2, ZIF-8, CeO2@ZIF-8 逆轉t-BOOH引起神經細胞死亡。(B, C) 流式細胞儀檢測CeO2@ZIF-8逆轉t-BOOH引起的細胞凋亡。(D) CeO2@ZIF-8 清除t-BOOH引起的細胞內過量ROS累積。(E) 熒光顯微鏡下觀察CeO2@ZIF-8逆轉t-BOOH引起的細胞內線粒體斷裂。(F, G, H) 體外檢測CeO2@ZIF-8穿透血腦屏障。
圖4：CeO2@ZIF-8複合納米體系胞吞進入細胞的機制研究
(A) CeO2@ZIF-8複合納米體系的胞吞機制示意圖。(B) CeO2@ZIF-8複合納米體系胞吞進入細胞的TEM圖。(C) CeO2@ZIF-8複合納米體系分別在Ⅰ：水；Ⅱ：PBS (pH=7.4)；Ⅲ：PBS ( pH=5.3) 溶液中的TEM圖。(D) CeO2@ZIF-8複合納米體系在細胞內與溶酶體共定位熒光照片。(E) CeO2@ZIF-8複合納米體系在細胞內的吸收情況。(F, G) 胞吞抑制劑驗證CeO2@ZIF-8複合納米體系進入細胞的途徑。
圖5：CeO2@ZIF-8複合納米體系抑制大腦中動脈閉塞(MCAO)小鼠腦組織脂質過氧化
(A, B, C) MCAO模型小鼠腦組織TTC染色照片、梗死麵積分析和行為學分析，評價CeO2@ZIF-8減少缺血性腦卒中引起的梗死麵積擴大。(D) CeO2@ZIF-8納米體系在腦組織細胞中的TEM圖。(E, F) CeO2與CeO2@ZIF-8複合納米體系的藥代動力學分析與臟器分佈。(G, H) CeO2@ZIF-8減少MCAO小鼠腦組織損傷部位的超氧陰離子和脂質過氧化代謝物丙二醛。(I, J) MCAO小鼠腦組織損傷部位過氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶的變化。
▲圖6：CeO2@ZIF-8複合納米體系抑制缺血性腦卒中再灌注引起的炎症損傷。
(A, B) MCAO小鼠腦組織切片HE染色與尼氏染色評估CeO2@ZIF-8減少缺血性腦卒中引起的損傷。(C) 腦組織切片TUNEL與Hoechst雙染評估CeO2@ZIF-8減少缺血性腦卒中引起的神經細胞凋亡。(D, E, F) CeO2@ZIF-8降低GFAP（星形膠質細胞的標誌物）與Iba-1（小膠質細胞的標誌物）在腦組織損傷部位的表達。(G, H, I) CeO2@ZIF-8降低腦組織損傷部位炎症相關細胞因子的表達。
小結與展望
總而言之，該研究將多種納米級別的抗氧化納米粒子，通過化學結合，獲得具有更加優異的抗氧化活性的新型複合納米藥物，減少缺血性腦卒中再灌注損傷，為缺血性腦卒中治療提供了新思路。
論文鏈接：https://advances.sciencemag.org/content/6/12/eaay9751
通訊作者簡介
陳填烽教授團隊一直致力於靶向化學創新藥物的應用研究，獲得萬人計劃青年拔尖人才項目、國家863計劃、國家自然科學基金項目及廣東省自然科學傑出青年基金等項目的資助，以第一完成人獲得了廣東省自然科學二等獎、中華醫學科技-青年科技獎等8項科技獎勵。近五年以通訊作者在Science Advances、Angew. Chem. Int. Edit.、Adv Funct Mater、ACS Nano及Biomaterials等本領域主流雜誌發表論文超過200篇，封面論文30篇，h-index 54，申報中國專利52項，實現技術成果轉化8項，產生了重要的經濟及社會效應。
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