急性肾损伤(Acute kidney injury,AKI)是一种定义为肾功能快速下降的疾病,由于发病率和死亡率高,已成为全球健康关注的问题。抗癌药物顺铂,已显示出强烈的肾毒性,可诱发AKI。目前,临床诊断方法依赖于血清肌酐和血尿素氮的检测,难以实现早期AKI的精确诊断。传统的成像方法(如磁共振和超声方式)可通过非侵入性方法用于AKI诊断,然而,其仍缺乏在分子水平上检测AKI相关生物标志物。最新研究表明,超氧自由基作为一种AKI相关的分子生物标记物,对于AKI的早期诊断显示出良好的前景。在本篇论文中,探究了以超氧自由基为生物标记物的纳米探针和纳米酶在急性肾损伤早期诊断和缓解领域的应用。主要的研究内容如下:第一章:简要阐述了光学探针在早期诊断急性肾损伤领域的应用。概述了纳米材料在缓解急性肾损伤领域的研究现状。在此基础上,阐明本文的研究背景、研究意义和研究内容。第二章:通过“水包油包水”的方法合成了超分子工程化学发光(Chemiluminescence,CL)报告器,即L-丝氨酸修饰的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(L-serine-poly(lactic-co-glycolic acid),L-serine-PLGA)包封的过草酸酯CarbopentoxyphenyloxalateRAD001,CPPO)、二氢卟吩(Chlorine6,Ce6)和超氧化物歧化酶(Superoxidedismutase,SOD),简称为PCCS,用于早期诊断和改善药物诱导的AKI。在该系统中,SOD将AKI的生物标记物(超氧自由基,即Oacute oncology2·-)催化为过氧化氢(H2O2),H2O2与CPPO反应产生的化学能通过化学发光共振能量转移激发Ce6产生化学发光。此外,具有肾损伤分子-1(Kidney injury molecule-1,Kim-1)靶向能力的L-serine-PLGA还可以通过控制氢键、π-π堆叠来稳定化学激发反应,产生长寿命CL发射(半衰期:～1000s),通过长时程的化学发光成像,实现了实时监测AKI。通过转录组学分析表明,PCCS可以通过谷胱甘肽代谢和肿瘤坏死因子信号通路减少炎症反应。这些优点使得PCCS能够比目前的临床检测提前至少12小时无创地检测AKI,并且其抗氧化特性也有利于缓解AKI。第三章:为了应对药物诱导过程中活性氧(Reactive oxygen species,ROS)的爆炸性生成对肾组织的损伤,本章中合成了 Fe、Co共掺杂的双原子纳米酶(FeCo-NC)。首先,通过甲醇溶液中硝酸锌(ZnNO3)和2-甲基咪唑(2-Methylimidazole,2-MI)的自组装过程合成沸石咪唑框架-8(Zeolitic Imidazolate Framework-8,ZIF-8),再使用化学掺杂方法引入Fe3+和Co2+离子。通过高温热解后,Fe和Co共掺杂的ZIF-8前体被转化为原子分散的氮配位单金属位点,并嵌入碳框架中。实验结果表明,所设计的FeCo-NC 比已报道的单原子纳米酶表现出更高的超氧化物歧化酶活性和过氧化氢酶活性(分别提高了 3.2倍和3.8倍)。体外和体内实验结果表明,双酶活性抗氧化剂FeCo-NC可以有效清除ROS,缓解抗癌药selleck物对肾组织的损伤。第四章:对本论文的研究内容进行了总结,概括了本工作的创新点以及不足之处,进而展望了未来的研究方向。综上所述,本文首先通过“水包油包水”的方法合成了抗氧化化学发光报告器,可同时实现对药物诱导急性肾损伤的化学发光成像和有效缓解。其次,制备了一种具有原子级分散的双原子纳米酶,实验结果表明,合成的双酶活性抗氧化纳米报告器显示出比单原子纳米酶更高的催化活性,可以有效清除细胞内产生的ROS,缓解药物诱导过程中产生的ROS对肾组织的损伤。以上两种纳米报告器为早期诊断和缓解药物诱导的急性肾损伤提供了一种新思路。