催化剂可在近红外光下降解阿尔茨海默氏症相关淀粉样肽

开发了一种新型的生物相容性光氧化催化剂，该催化剂可以在近红外(NIR)光照射下选择性地氧化和降解与阿尔茨海默氏病(AD)相关的淀粉样β肽(Αβ)的致病性聚集。该催化剂能够充氧嵌入在活体小鼠皮肤下的Aβ，并减少AD模型小鼠大脑中完整的Aβ水平。该新型催化剂潜在地可用于治疗周围淀粉样疾病和AD。

淀粉样肽和蛋白质的有毒聚集与许多人类疾病密切相关。淀粉样蛋白-β(Aβ)是代表性的淀粉样蛋白肽，其聚集与阿尔茨海默氏病(AD)的发病机理有关。在生理条件下选择性将有毒淀粉样聚集体转化为无毒物种，从而潜在地抑制致病过程的人工化学系统的开发，可能是治疗目前无法治愈的淀粉样疾病(包括AD)的一种新型治疗策略。

我们设想，在生理条件下，光催化有氧氧合将是减弱Aβ致病性聚集特性的合适化学反应。因为肽和蛋白质的聚集通常取决于分子间的疏水相互作用，所以亲水性氧原子共价安装到肽或蛋白质上(即，氧合作用)会降低聚集性质。我们以前曾报道过，在基于黄素(维生素B2)的光催化剂存在下会进行Aβ的需氧氧化，并且所得的氧化Aβ表现出非常低的聚集能力和毒性。此后，基于聚集淀粉样蛋白肽和蛋白质的荧光探针，开发了仅在感测有毒的高阶淀粉样蛋白结构时才被激活的更具选择性的光氧化催化剂。然而，在体内施加催化剂是不可行的，因为具有低组织穿透性的可见光辐射对于激发催化剂是必需的。对于体内应用，光催化剂必须能够在较长波长的光激发下发挥作用，这种光被称为“光学窗口”，其中活组织吸收的光相对较少。

在这里，我们开发了生物相容性光氧合催化剂，可以在近红外(NIR)光照射下选择性地氧化和降解Aβ的致病性聚集。与先前的催化剂相比，该催化剂具有四个主要优点，可降解聚集的有毒Aβ：(1)聚集的Aβ具有高选择性，这是由于其较高级的淀粉状蛋白结构而引起的-检测催化剂活性的开/关切换。精确的目标选择性允许在细胞存在和小鼠脑溶解物中对聚集的Aβ进行光氧合。(2)对细胞毒性低。催化剂的结构优化在黑暗和近红外辐射下均显着降低了细胞毒性。(3)在NIR光辐照下具有高的氧化能力。由于近红外光的组织渗透性，可以在小鼠皮肤下以高产量对聚集的Aβ进行光氧化。(4)对活体动物脑的适用性。将催化剂与NIR光辐射一起注入AD模型小鼠大脑会导致大脑中完整的Aβ水平显着降低。在这项研究中获得的结果是使用人工催化作为针对淀粉样疾病的潜在治疗策略的重要一步。

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