La terapia enzimatica (EDT) è un nuovo tipo di modalità terapeutica dinamica correlata alle specie reattive dell'ossigeno (ROS), che utilizza adeguatamente le reazioni catalitiche innescate dagli enzimi negli organismi viventi e raggiunge il trattamento della malattia controllando la generazione o l'eliminazione dei ROS. Il ROS si riferisce a una sostanza chimica altamente attiva contenente radicali liberi dell'ossigeno nel corpo o nell'ambiente naturale. I ROS a concentrazione fisiologica sono benefici per lo sviluppo degli organismi viventi.
Tuttavia, un'eccessiva produzione di ROS provoca danni ossidativi, che sono collegati a una moltitudine di malattie tra cui tumori maligni, neurodegenerazione, malattie cardiovascolari, infiammazioni e così via.
Una recensione recente, pubblicata su MedComm—Biomaterials and Applications , è stato progettato dal Prof. Yu Chen e scritto dal suo ricercatore post-dottorato Dr. Zeyu Wang e dal Ph.D. studente Hui Huang (Materdicine Lab, School of Life Sciences, Shanghai University, Shanghai, Cina).
Un'ondata di nanomateriali con proprietà uniche di regolazione dei ROS è stata ampiamente applicata in vari campi biomedici. Tra questi, un tipo di nanomateriale chiamato nanozyme presenta le capacità catalitiche degli enzimi, che possono rispondere all'eccitazione esterna e quindi innescare risposte biochimiche interne nei tessuti per produrre o consumare ROS.
In base al tipo di materiale, i nanozimi sono classificati principalmente nelle seguenti diverse categorie, tra cui metalli, ossidi metallici, solfuri metallici, materiali a base di carbonio, materiali compositi e alcuni nanosistemi organici emergenti.
In alternativa, possono essere suddivisi nella specifica famiglia delle ossidoreduttasi, delle idrolasi, delle liasi e così via, in base ai loro tipi catalitici intrinseci. Zeyu e Hui hanno introdotto sistematicamente le ossidoreduttasi tra cui ossidasi (OXD), glucosio ossidasi (GOD), perossidasi (POD), catalasi (CAT), superossido dismutasi (SOD) e nanozimi simili alla glutatione perossidasi (GPx).
L'essenza della catalisi è che il catalizzatore cambia il percorso di reazione e guida la reazione lungo un percorso con un'energia di attivazione inferiore per accelerare la velocità di reazione.
Pertanto, l'obiettivo principale della ricerca sul meccanismo catalitico dei nanozimi è rivelare il processo di riarrangiamento atomico dei reagenti sulla superficie dei materiali nanozimi, identificare il percorso di reazione e la cinetica con l'energia di attivazione più bassa, stabilire le leggi della loro composizione chimica e la struttura che influenza l'efficienza catalitica e fornisce una base per la ricerca e la progettazione di nanozimi.
Sulla base di ciò, Zeyu e Hui hanno esaminato il principale meccanismo catalitico delle ossidoreduttasi, tra cui POD, OXD, CAT e SOD. Hanno inoltre elencato quasi tutti i fattori disponibili di regolazione dell'attività dei nanozimi.
Poiché vari nanozimi presentano caratteristiche distinte per la produzione o l'eliminazione dei ROS, Zeyu e Hui hanno riassunto in modo completo le strategie rappresentative dell'EDT per trattare diversi tipi di malattie regolando il livello dei ROS, comprese principalmente le malattie basate sulla produzione di ROS, come cancro, infezioni batteriche e Malattie coinvolte nell'eliminazione dei ROS, tra cui infiammazioni e neurodegenerazione.
Sulla base di una comprensione approfondita e di un riepilogo della classificazione e del meccanismo catalitico dei nanozimi, della regolazione dell'attività dei nanozimi nonché dei progressi della ricerca sulla terapia enziodinamica potenziata/abilitata dai nanozimi, Zeyu e Hui hanno anche fornito nuove intuizioni riguardo alle sfide e alle opportunità affrontate dall'EDT . Questa revisione completa è utile per lo sviluppo di strategie terapeutiche basate sull'EDT.
Ulteriori informazioni: Zeyu Wang et al, Terapia enzimatica su scala nanometrica, MedComm:biomateriali e applicazioni (2023). DOI:10.1002/mba2.53
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