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【MOF的药理学应用】:双位点仿生Cu/Zn-MOF通过抑制FcγR介导的吞噬作用,应用于特应性皮炎催化治疗
摘要:
1)同济大学医学院李冰、董海青和中科院施剑林教授等报道的这篇文章中(J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 5, 3186–3199)成功开发了一种新型的铜/锌金属有机框架(Cu/Zn-MOF)材料,通过模拟天然铜-锌超氧化物歧化酶(CuZn-SOD)的双金属位点结构,具有四种酶样活性,有效降低反应性氧物质(ROS)水平,从而治疗银屑病。2)Cu/Zn-MOF显示出比现有强效类固醇药物更好的疗效,包括预防机械损伤、减少皮肤水分流失和抑制炎症反应,同时具有良好的生物安全性。通过抑制FcγR介导的吞噬作用信号通路,Cu/Zn-MOF减少ROS的持续积累,显著抑制疾病进展。
研究背景:
1)银屑病是一种慢性炎症性皮肤病。研究表明,ROS水平的上升是加剧银屑病的关键因素之一。
2)目前的治疗方法包括基础皮肤护理、避免过敏原、局部抗炎治疗等,但这些方法存在限制,特别是对儿童可能产生副作用。
3)本研究提出通过模拟CuZn-SOD的双金属位点结构,开发Cu/Zn-MOF材料治疗银屑病。该材料具备SOD-like、GPx-like、TPx-like和APx-like四种活性,能够有效抑制ROS,创新性地通过抑制FcγR介导的信号通路来治疗银屑病。
实验部分:
1)Cu/Zn-MOF的合成:通过铜离子和锌离子与二甲基咪唑在甲醇溶液中自组装形成Cu/Zn-MOF。
2)Cu/Zn-MOF的表征:使用透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)等技术表征了Cu/Zn-MOF的结构和组成。
3)Cu/Zn-MOF的活性测试:评估了Cu/Zn-MOF的SOD-like、GPx-like、TPx-like和APx-like四种酶样活性,并评估了其对银屑病模型小鼠的治疗效果。
分析测试:
1)Cu/Zn-MOF的比表面积为1753.72 m^2/g,具有微孔和中孔结构,有利于金属位点的暴露。通
2)过X射线吸收精细结构(XAFS)分析,Cu和Zn在Cu/Zn-MOF中的配位环境与天然CuZn-SOD相似。
3)密度泛函理论(DFT)计算揭示,Cu/Zn-MOF的SOD-like反应中,Cu和Zn的协同作用降低了反应的自由能垒,使其具有较高的活性。
总结:
1)本研究开发的Cu/Zn-MOF模拟了天然CuZn-SOD的双金属位点结构,具有四种酶样活性,能有效抑制ROS,治疗银屑病。
2)Cu/Zn-MOF展现出比现有药物更好的治疗效果,包括减少皮肤损伤、降低皮肤水分流失和抑制炎症反应,且具有良好的生物安全性。
3)未来的工作将集中于进一步优化Cu/Zn-MOF的结构和性能,以及深入研究其在银屑病治疗中的机制。
展望:
1)Cu/Zn-MOF在体内的长期稳定性和生物降解性可能还可以进一步研究。
2)目前的研究主要集中于Cu/Zn-MOF对ROS的抑制效果,未来可探索其对其他炎症信号通路的影响。
3)需要进一步评估Cu/Zn-MOF在不同皮肤病模型中的效果,以及其可能的副作用和安全性。
Dual-Site Biomimetic Cu/Zn-MOF for Atopic Dermatitis Catalytic Therapy via Suppressing FcγR-Mediated Phagocytosis
文章作者:Fang Huang, Xiangyu Lu, Le Kuai, Yi Ru, Jingsi Jiang, Jiankun Song, Si Chen, Lijie Mao, Yongyong Li, Bin Li*, Haiqing Dong*, and Jianlin Shi*
DOI:10.1021/jacs.3c11059
文章链接:https://doi.org/10.1021/jacs.3c11059
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