施剑林院士，最新JACS！催化让你健康

第一作者：Bowen Yang

通讯作者：施剑林，王利新

通讯单位：中科院上海硅酸盐研究所，复旦大学附属中山医院

施剑林，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员，博士生导师，中国科学院院士，中国医学科学院学部委员。国家杰出青年基金获得者（1996），教育部长江学者特聘教授（2008），国家级高层次领军人才。以第一完成人获国家自然科学二等奖一项（2011），另获两院院士评选中国十大科技进展（2005）、中国青年科技奖、中科院青年科学家奖、上海市自然科学牡丹奖等科技奖励。

王利新，男，现为复旦大学附属中山医院副院长、血管外科副主任、复旦大学血管外科研究所副所长、教授、博士生导师。主持863子课题、国家自然科学基金（4项）、教育部新教师基金、上海市科委自然基金等课题20项。

论文速览

主动脉夹层（aortic dissection，AD）一种致命的心血管疾病，发病机制与活性氧（ROS）在主动脉中的过度表达密切相关，导致血管结构损伤，最终可能引发大出血和猝死。目前，临床治疗AD的药物在有效清除ROS方面效果不佳。本研究针对主动脉夹层（AD），提出了纳米催化抗氧化的新概念，通过构建具有仿生结构的钴（Co）纳米催化剂，能够高效且持续地清除病理性ROS。

理论计算显示，该催化剂通过羟基Co(III)和氧代羟基Co(V)之间的氧化还原转变，伴随着内层质子偶联的双电子转移，形成非缔合活化催化循环，有效催化抗氧化反应。这种仿生纳米催化剂在AD区的高效抗氧化作用能够显著缓解氧化应激，并通过促进巨噬细胞表型转化，调节主动脉炎症微环境，同时保护血管平滑肌细胞免受炎症侵害，抑制AD的进展。

图文导读

图1：Co-ZIF-8纳米催化剂的合成和催化机制，及其在AD纳米催化抗氧化治疗中的应用。

图2：Co-ZIF-8纳米催化剂的表征。

图3：Co-ZIF-8的配位环境和催化机制。

图4：Co-ZIF-8对细胞抗炎效应的研究。

图5：Co-ZIF-8纳米催化剂在体内AD治疗中的应用。

总结展望

本研究成功构建了具有高效催化抗氧化能力的仿生钴纳米催化剂Co-ZIF-8，为AD及其他心血管疾病的治疗提供了一种新方法。通过密度泛函理论（DFT）计算，证实了催化剂的催化机制，并通过细胞实验和动物模型验证了其抗氧化和抗炎效果。Co-ZIF-8纳米催化剂通过促进M1型巨噬细胞向M2型转变，上调DDIT4表达，抑制PI3K-Akt途径，实现抗炎作用，同时保护血管平滑肌细胞免受ROS攻击和炎症损害。

在BAPN诱导的AD动物模型中，Co-ZIF-8纳米催化剂显著抑制了AD的进展，显示出良好的生物安全性和治疗潜力。未来的研究将致力于提高纳米催化剂对主动脉的靶向性，减少非特异性生物分布，以进一步提高治疗效果。

文献信息

标题：Biomimetic-Structured Cobalt Nanocatalyst Suppresses Aortic Dissection Progression by Catalytic Antioxidation

期刊：Journal of the American Chemical Society DOI：10.1021/jacs.4c03344