活性氧（ROS）过量生成是急性肾损伤（AKI）的核心病理特征，会导致肾功能快速衰退，病死率居高不下，因此亟需高效的抗氧化治疗方案。

2026年1月15日，海南医科大学Muhammad Pir、王艳丽共同通讯在Advanced Science（IF=14.1）在线发表题为“Precision-Engineered Silver Single-Atom Carbon Dot Nanozymes for Theranostic Management of Acute Kidney Injury”的研究论文。本研究制备了一种三苯基膦功能化的银单原子碳点材料（T-AgSA-CDs），该材料集荧光抗氧化纳米酶功能于一体，可实现对 ROS 的精准清除及 AKI 的实时生物成像。通过将银以单原子及亚纳米团簇的形式锚定于碳点基质上，T-AgSA-CDs 展现出优异的超氧化物歧化酶（SOD）及谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）模拟活性，其 ROS 中和效率优于传统纳米酶。

密度泛函理论（DFT）计算揭示，氮掺杂碳点（N-CDs）与银单原子碳点（AgSA-CDs）均存在一条低能反应路径，阐明了二者兼具 SOD 与 GPx 双重模拟活性的作用机制。生物相容性良好的 N-CDs 载体不仅保障了材料的稳定性，降低了银离子相关毒性，还通过银单原子 - 碳点的协同作用提升了催化性能。三苯基膦功能化赋予材料线粒体靶向能力，可实现位点特异性抗氧化保护，在顺铂诱导的 AKI 小鼠模型中展现出显著的治疗效果。此外，T-AgSA-CDs 自身的荧光特性可用于无创监测材料的体内分布及肾脏富集情况，助力受损肾组织修复评估、氧化应激缓解及治疗后疗效评价，构建了一个自报告式诊疗一体化平台，为推动其临床转化奠定了基础。

活性氧（ROS）过量生成是包括急性肾损伤（AKI）在内的多种疾病的重要病理特征。AKI是一种以肾功能急剧丧失、病死率居高不下为特点的危重临床综合征。AKI的特征是肾功能迅速恶化，通常由毒性攻击或缺血发生后肾内ROS水平升高引起。尽管AKI的发病率、患病率和死亡率较高，但直接有效干预以减轻氧化应激的高效治疗策略仍是临床重大挑战，强调了引入新颖抗氧化剂的必要性。

纳米酶是一种具有酶样活性和模仿功能的纳米材料，为氧化应激相关疾病的治疗提供了全新思路，推动了ROS 清除疗法的发展。与天然对应物相比，纳米酶更稳定、更便宜，且具有可调节的催化活性。SOD、CAT和GPX是人体复杂抗氧化防御机制中最重要的组成部分，这些机制在正常代谢中发挥关键作用，主要通过线粒体能量产生途径。然而，寻找高效、多功能且生物安全的抗氧化纳米酶，在生理条件下表现出强烈多酶活性，至今仍具挑战。提升性能的关键策略是在亚纳米尺度上对纳米酶进行工程化，在那里最大化活性位点和独特电子结构的暴露可以带来前所未有的催化活性。

银（Ag）因其卓越的抗菌和催化特性而被探索。然而，抗氧化纳米酶中应用Ag的报道较少，因为它容易出现如Ag离子引起的毒性和颗粒不稳定性等问题。通过超小纳米团簇或原子级工程化手段对Ag 进行精细调控，可有效解决上述问题，这种方式有助于将Ag 团簇稳定负载于生物相容性载体上。碳点（CDs）正是实现这一目标的理想载体。CDs具有优良的水分散性、极低的毒性，且表面富含官能团，可作为金属团簇的锚定位点，既能抑制金属团簇聚集，又能通过协同作用提升催化性能。近年来，CDs被广泛用作抗氧化纳米酶以应对氧化应激相关疾病。尽管这种类酶材料具有出色的生物成像响应性，但SOD 活性仍无法满足抗氧化纳米酶的应用需求。不过，这类具备稳定长效成像能力的碳点基纳米酶，为研发新型多酶抗氧化模拟物提供了新的思路。

线粒体靶向型T-AgSA-CDs治疗急性肾损伤（AKI）的合成及作用机制示意图（摘自Advanced Science）

本研究合理设计并合成了一种新型抗氧化纳米酶——碳点负载银单原子纳米酶（AgSA-CDs）。通过将银以单原子和亚纳米团簇的形式锚定于碳点基质上，研究构建了一个稳定性极高且功能多样的催化平台，该平台具有优异的SOD样和GPx样活性，可高效清除ROS。此策略既降低了大尺寸银纳米颗粒通常存在的毒性，又充分利用了银单原子（AgSA）与碳点的协同作用，提升了催化剂的性能。

体外实验证实，该纳米酶具有强效的多酶模拟活性与ROS清除能力；在顺铂诱导的AKI小鼠模型中，该纳米酶同样表现出显著的治疗效果。对AgSA-CDs进行三苯基膦（T）功能化修饰得到的T-AgSA-CDs，具备了线粒体靶向能力，可实现位点特异性抗氧化保护，为全身性靶向治疗提供了全面的解决方案。除治疗功能外，T-AgSA-CDs纳米酶的固有荧光特性使其具有自报告功能，可用于实时监测材料的体内分布、肾脏富集、代谢清除情况及治疗后的恢复评估。本研究制备的AgSA-CDs是首个集多酶模拟精准调控ROS与无创生物成像功能于一体的诊疗一体化纳米酶。基于上述优势，该纳米平台为新一代兼具疾病诊疗功能的抗氧化纳米酶研发开辟了新方向，为纳米医学向临床转化搭建了桥梁。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/advs.202519393

期刊介绍：

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