【材料】Adv. Mater.：奥林匹克烯双自由基纳米颗粒诱导肾脏代谢重编程- 大数跨境

X-MOL资讯

2023-06-17

导读：近日，清华大学的马岚教授和天津大学的孙哲教授合作，开发了一种具有生物相容性的二苯基取代二奥林匹克烯双自由基纳米颗粒，并发现了其对于肾脏的代谢重编程作用

近年来，单线态双自由基化合物由于其独特的电子构型和物理性质在有机电子、能源材料和自旋电子学领域获得了关注。值得注意的是，单线态双自由基表现出可调控的氧化还原多态性，因而可作为氧化还原活性材料潜在应用于生物医学领域。然而，合成具有良好稳定性、水溶性及生物相容性的单线态双自由基材料目前仍然是巨大的挑战，因此其在生物系统中的安全性和治疗有效性尚未被探索。

图1.a) BO-Ph诱导的肾脏代谢重编程。b) 单晶X光衍射。c) 循环伏安图。d) 透射电镜表征。

近日，清华大学的马岚教授和天津大学的孙哲教授合作，开发了一种具有生物相容性的二苯基取代二奥林匹克烯（diphenyl-substituted biolympicenylidene, BO-Ph）双自由基纳米颗粒，并发现了其对于肾脏的代谢重编程作用（图1）。基于该研究团队此前报道的奥林匹克烯自由基（J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 11022）及其σ-二聚体（Chem. – Eur. J. 2021, 27, 8203.），设计了苯基取代的合成BO-Ph，并通过单晶结构证明了其双自由基性质。BO-Ph在循环伏安测试中展现出四阶氧化还原活性，且在水相中可通过自组装形成稳定的纳米颗粒，易于通过内吞入胞。该分子设计同时实现了BO-Ph分子的稳定性、生物相容性和多态氧化还原活性，使其具有维持氧化还原稳态和调控能量代谢的能力。

图2.a) 动态光散射表征BO-Ph吸附血清白蛋白。b) 体外肾类器官毒性评估。c) 急性肾毒性评估方案。d) 血清学检测肾功能生化标志物。

作者对BO-Ph安全性在体外和体内进行了一系列评估（图2）。结果表明BO-Ph在25 μg/mL的浓度以下不会对小鼠肾类器官的活力造成显著影响。此外，BO-Ph对血清蛋白的吸附会进一步降低其细胞毒性。同时，小鼠体内安全性研究发现，尾静脉注射BO-Ph没有造成急性肾损伤。

图3. a) 关键表达差异基因热图。b) BO-Ph诱导的肾脏代谢重编程机制图。

作者通过多组学联合分析，对BO-Ph在小鼠肾类器官中诱导代谢重编程的机制进行了研究（图3）。BO-Ph的代谢激活了谷胱甘肽合成和脂肪酸分解，使三羧酸循环和肉碱循环中的代谢物浓度升高，并最终在氧化还原稳态的前提下使氧化磷酸化增强。BO-Ph在肾类器官中引起的代谢重编程增强了细胞的抗氧化能力，同时激活了线粒体功能，并产生了对慢性肾病有益的代谢物。

综上所述，该工作成功制备了稳定的、具有生物相容性的奥林匹克烯双自由基纳米颗粒，揭示了其引起肾脏代谢重编程的机制，为有机共轭双自由基在生物医学领域的应用提供了新的思路。相关研究成果发表在国际顶级期刊Advanced Materials 上。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Induction of Metabolic Reprogramming in Kidney by Singlet Diradical Nanoparticles

Lei Ye, Shengwei Jiang, Jinlian Hu, Mingzhe Wang, Taoyu Weng, Feng Wu, Liangyu Cai, Zhe Sun, Lan Ma

Adv. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adma.202301338

导师介绍

马岚

https://www.x-mol.com/university/faculty/61262

孙哲

https://www.x-mol.com/university/faculty/211013

点击“阅读原文”，查看 化学 • 材料 领域所有收录期刊

【声明】内容源于网络

X-MOL资讯

“X-MOL资讯”隶属于X-MOL学术平台（官网x-mol.com），关注化学、材料、生命科学、医学等领域的学术进展与科研前沿，提供专业与深度的内容。公众号菜单还提供“期刊浏览”等强大功能，覆盖各领域上万种期刊的新近论文，支持个性化浏览。

内容 19832

粉丝 0

X-MOL资讯 “X-MOL资讯”隶属于X-MOL学术平台（官网x-mol.com），关注化学、材料、生命科学、医学等领域的学术进展与科研前沿，提供专业与深度的内容。公众号菜单还提供“期刊浏览”等强大功能，覆盖各领域上万种期刊的新近论文，支持个性化浏览。

总阅读15.7k

粉丝0

内容19.8k