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活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）是生物有氧代谢或外源性刺激产生的含氧的化学反应性物质，包括超氧根离子（O2·-）、羟基自由基（HO·）、单线态氧（1O2）、过氧化氢（H2O2）等。生理条件下，ROS的生成和代谢被严格调控，在细胞信号转导和体内平衡等方面具有重要作用；而ROS一旦过量则会引起生物大分子的损伤，导致细胞和器官的功能障碍，促进炎症、衰老相关疾病的发生发展。不同的ROS可以通过化学反应进行转换，如H2O2与Fe2+等过渡金属离子发生Fenton反应产生HO·。HO·不仅没有必要的生物学功能，破坏性也最强，故减少HO·的产生是抗氧化的重要切入点。已有的抗氧化材料（包括小分子化合物、纳米材料等）往往通过降低两种前体物质H2O2和金属离子中的一种来抑制HO·的产生。然而，有研究指出这些抗氧化材料会破坏体内ROS或金属离子的内稳态，引起副作用甚至死亡。
来源于李斯特菌的迷你铁蛋白（DNA-binding protein from starved cells, Dps）是铁蛋白超家族的一员，具有由12个亚基自组装形成的纳米笼型结构。Dps拥有特异性结合游离Fe2+的铁氧化酶活性中心，能高效利用H2O2将Fe2+快速氧化成Fe3+并储存于其内腔。因此，Dps是一种能抑制Fenton反应和HO·生成的天然纳米材料。
中国科学院武汉病毒研究所/生物安全大科学研究中心李峰研究员课题组通过对Dps纳米笼进行表面改造，在Dps亚基N端引入适量组氨酸，赋予其细胞穿膜功能，在人源皮肤成纤维细胞上证实了改造的Dps主要利用网格蛋白介导的内吞途径进入细胞，通过抑制Fenton反应发挥高效的抗氧化作用，并在小鼠皮炎模型上证实了Dps活体水平的抗氧化治疗效果。Dps的抗氧化作用需同时消耗H2O2和Fe2+，原理上有助于克服ROS和金属离子内稳态失衡问题。此外，它还具有天然的生物相容性、生物可降解性、良好的酸稳定性、易于制备和工程化改造等优点。Dps作为一个独特的生物纳米医药平台，在抗衰老、抗炎、抗病毒感染、化妆品开发等方面具有广阔的应用前景。目前，他们正在开展进一步的应用探索。
相关研究成果于2月15日在线发表于Nanoscale。武汉病毒所朱伟伟和方倜为论文的共同第一作者，李峰研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和中国科学院应急专项等项目的支持。
论文链接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2021/NR/D0NR08878A#!divAbstract
图示：表面工程化的迷你铁蛋白Dps通过抑制Fenton反应在细胞和动物水平上表现出良好的抗氧化作用