摘要
活性氧(ROS)是参与体内平衡和信号传导等生理过程的重要信使分子，具有稳定性差、反应活性高等特点。当ROS在体内持续异常积累后会引起氧化应激，这些高活性的分子能够破坏核酸、脂质及蛋白等生物结构，导致人类衰老和多种疾病的发生，因此合理控制ROS水平对多种疾病的治疗具有重要意义。天然的抗氧化酶能够高效专一地清除活性氧，维持生物体内的氧化还原平衡，引起了科研工作者的广泛关注，尤其是超氧化物歧化酶(SOD)，作为生物体内抗氧化系统的首道防线，能够特异性地清除超氧自由基阴离子(·O2-)，显著降低ROS水平。然而，由于天然酶稳定性差、分子量大、成本高、难以储存等缺点严重限制了其应用。因此，亟需开发出既具有天然酶的固有特性，又能克服其在热稳定性和酸性稳定性方面不足的SOD人工酶。基于上述讨论，本文开发了一种新型的SOD模拟酶，其具有卓越的催化活性及稳定性，可用于高效催化·O2-歧化。主要研究内容分为以下两部分: 第一部分涉及到多种金属卟啉化合物的类酶活性的探究。受到天然SODs的金属活性中心以及多种金属卟啉（例如血红素）的催化活性的启发，本章选取原卟啉(PPIX)及中-四(4-羧基苯基)卟吩(TCPP)为原料合成了一系列金属卟啉化合物，采用多种方法探究其光学性质及类酶活性。经过筛选发现仅有锡卟啉化合物(Sn-PPIX，Sn-TCPP)具有较强的类SOD酶活性，其中Sn-TCPP的效果优于之前报道的Mn-TCPP，在所测试的金属卟啉中表现出最强的类SOD活性。 第二部分涉及到相应的锡纳米酶的合成及活性探究。考虑到金属卟啉在生理条件下易聚集的现象，为了获得在分离、修饰及稳定性方面更优异的性能，将上述的锡卟啉组装为金属有机框架材料(MOFs)，即纳米酶。首先以Sn-PPIX及Sn-TCPP为前体，分别于Zn2+及Zr4+配位合成了Sn-PPIX-MOF和Sn-PCN222，采用EPR法表征发现前者的活性明显弱于后者。此外，Sn-PCN222的活性是已被报道的锰基纳米酶的2-3倍，更比CeO2纳米酶强约两个数量级。本研究首次揭示的高效催化行为是由Sn-TCPP中心的Sn(Ⅳ)/Sn(Ⅱ)的价态转变引起的。值得注意的是，该纳米酶还具有良好的热稳定性和酸稳定性，能进一步拓展其应用范围。此外，本文发现了一种聚集诱导的SOD模拟酶，其由九甲基化的四(4-氨基苯基)卟啉(TAPP-Me)金属化后得到，能够在酸性条件及钾离子存在下以J聚集形式存在，并且仅在形成J聚集后表现出类SOD活性，而其它SOD模拟酶在该条件下效果较差。 鉴于这些独特的性质，本文报道的基于锡卟啉的纳米酶有潜力成为天然SOD的有力替代物，广泛用于氧化应激相关疾病的临床治疗。
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