双原子纳米酶的理性设计用于深度感染治愈,由可解释的内在描述器指导
Cong Xia1, Qianshi Zhang1, Zongheng Wang1
1Department of Gastrointestinal Surgery, The Second Affiliated Hospital of Dalian Medical University, 116023, Dalian, China. zhangqs@dmu.edu.cn.
Materials horizons
|August 19, 2025
概括
一个新的描述符指导了对高效的FeZn双原子纳米酶的发现,用于治疗深层感染. 这些纳米酶对MRSA表现出优异的抗菌活性,为传统抗生素提供了有希望的替代品.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 生物医学工程 生物医学工程
背景情况:
- 深层感染 (DIs) 是一个主要的公共卫生问题,需要新的抗菌策略.
- 类似氧化酶 (OXD) 的纳米酶通过激活氧气为DI治疗提供了潜力.
- 发现高效的OXD类纳米酶是具有挑战性的,因为巨大的设计空间.
研究的目的:
- 为高效的OXD类纳米酶发现开发描述器.
- 确定用于治疗深层感染的新型纳米酶.
- 阐明结构-机制-活动-治疗关系.
主要方法:
- 集成密度函数理论,机器学习和实验验证.
- 开发了一个内在描述符 (φABC),包含了原子性质,双金属协同作用和协调.
- 使用纳米酶的近红外 (NIR) 辐射来增强抗菌效果.
主要成果:
- 发现了FeZn双原子纳米酶 (DAzymes),具有显著增强的OXD类活性 (kcat = 0.59 s−1,kcat/Km = 1.43 × 1010 mM−1 s−1).
- 在NIR照射下达到99.99%的甲素耐药黄金葡萄球菌 (MRSA) 清除.
- 在DI模型中表现出优越的治疗效果,超越了抗药性和生物膜.
结论:
- 描述器引导的方法使得纳米酶的有效选和设计成为可能.
- FeZn DAzymes 是一种强大的新型抗菌剂,用于深层感染.
- 这项工作为纳米酶开发和理解结构-活性关系建立了一个范式.
