细胞内过氧化氢(H₂O₂)水平失衡是氧化应激相关疾病的重要诱因。CAT-PEG 纳米颗粒凭借设计,为高效清除细胞内 H₂O₂提供了新途径,其作用机制可从以下多方面解析。
图为:CAT-PEG结构式
从结构特性看,CAT-PEG 纳米颗粒由过氧化氢酶(CAT)与聚乙二醇(PEG)偶联而成。CAT 作为天然的 H₂O₂分解酶,能将 H₂O₂快速催化分解为水和氧气;PEG 则赋予纳米颗粒良好的水溶性、长循环特性与低immunity原性,避免其在进入细胞前被快速清除。
在细胞摄取阶段,PEG 修饰降低了纳米颗粒的表面张力,使其更容易通过内吞作用进入细胞。一旦进入细胞,纳米颗粒脱离内体束缚后,CAT 暴露于富含 H₂O₂的细胞质环境中,立即发挥催化活性。CAT 具有极高的催化效率,其活性中心的铁卟啉结构可与 H₂O₂特异性结合,通过两步反应将 H₂O₂分解:首先,一个 H₂O₂分子将 CAT 中的铁离子氧化为高价态,同时生成水;随后,另一个 H₂O₂分子被还原,产生氧气并使铁离子恢复初始状态。
图为:过氧化氢酶结构式
此外,PEG 的空间位阻效应还能保护 CAT 的活性位点,避免其被细胞内的蛋白酶降解或其他物质干扰,延长纳米颗粒在细胞内的作用时间,持续维持 H₂O₂的高效清除。通过这种协同作用,CAT-PEG 纳米颗粒可快速降低细胞内 H₂O₂浓度,缓解氧化应激损伤,为相关疾病的Treatment 提供潜在策略。
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