摘要：纳米酶因其模拟酶的特性和解决口腔疾病相关挑战的潜力，在口腔医疗领域受到越来越多的关注。这些纳米材料能响应环境调节活性氧（ROS）水平，使其在感染期间产生 ROS 以清除细菌生物膜和耐药病原体，同时在修复过程中清除 ROS 以减少炎症和促进组织再生。

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纳米酶因其模拟酶的特性和解决口腔疾病相关挑战的潜力，在口腔医疗领域受到越来越多的关注。这些纳米材料能响应环境调节活性氧（ROS）水平，使其在感染期间产生 ROS 以清除细菌生物膜和耐药病原体，同时在修复过程中清除 ROS 以减少炎症和促进组织再生。

近期，来自中国科学院生物物理研究所的范克龙研究员联合北京大学口腔医院Liu Yunsong/Li Zheng团队从纳米酶的关键设计原则和具体应用案例出发，系统地探讨了纳米酶在口腔疾病防治和促进组织再生方面的研究进展（图1），并讨论了当前的技术和监管挑战，旨在为后续的深入研究和临床转化提供见解和支持。相关研究成果以“Nanozymes in Oral Medicine: From Catalytic Design to Advanced Dental Therapies”为题于2025年8月8日发表在《Small》上。

图1 纳米酶在口腔健康中的多功能应用

【口腔疾病的挑战和障碍】

口腔医学领域目前面临着许多挑战，包括口腔微生物的复杂性、慢性炎症和氧化应激的调控难题、组织修复和再生的复杂性、口腔肿瘤的早期诊断和精准治疗的困难，以及口腔疾病长期管理和患者依从性的问题（图2）。这些挑战凸显了开发新型纳米酶技术的必要性，以实现更精准、多功能和适应性强的治疗策略。

图2 口腔相关疾病挑战概述

【纳米酶的分类、优势和作用机制】

纳米酶因其独特的组成、模拟的酶活性和形态特征，展现出多种分类方式。从组成上看，纳米酶包括金属氧化物、贵金属、碳基材料、金属有机框架（MOFs）和单原子催化剂等（表1），这些不同的组成决定了它们在口腔疾病治疗中的独特催化性能和生物相容性。在活性方面，纳米酶可以模拟过氧化物酶、超氧化物歧化酶、氧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶等多种酶的活性（表2），甚至能够通过多步酶促反应协同工作，形成自包含的级联系统，以实现更强大的治疗效果（图3）。此外，纳米酶的形态（如0D纳米颗粒、2D纳米片、1D纳米棒和多孔结构）也显著影响其在口腔环境中的相互作用和性能（表3）。这些纳米酶的优势在于其高催化性能、环境稳定性、低成本生产、功能可调性和多功能性，使其在口腔医学中具有广泛的应用潜力（图4）。

表1纳米酶的分类

表2 纳米酶的酶活性

表3 纳米酶的形态学

图3 纳米酶的催化机

图4 纳米酶设计、催化机制和应用场景概述

纳米酶因其高催化效率、环境稳定性、低成本生产、功能可调性和多功能性而受到关注。与天然酶相比，纳米酶在极端温度和pH条件下表现出更高的稳定性，不易被蛋白降解或受微环境变化的影响。此外，纳米酶可以通过表面修饰和结构工程进行功能化，以实现特定的催化性能或光学/电学行为。这些特性使纳米酶在抗菌、抗炎、抗氧化和组织再生等方面展现出显著的潜力，能够有效解决口腔医学中面临的多种挑战，如生物膜清除、慢性炎症控制和组织修复等。

【口腔疾病纳米酶设计策略】

随后，作者描述了纳米酶在口腔疾病治疗中的设计策略，重点在于通过合理设计纳米酶的组成、活性和形态，以实现对口腔疾病的精准治疗。文中详细讨论了纳米酶的分类（基于组成、活性和形态）、优势（如高催化效率、环境稳定性、低成本生产等）以及作用机制（如通过模拟天然酶的活性来调节氧化应激、抗菌和抗炎）。此外，文中还探讨了纳米酶在口腔疾病中的具体应用，包括感染控制（图5）、炎症和氧化应激调节（图6）、组织修复和再生（图7）、口腔肿瘤诊断和治疗（图8），以及口腔疾病的预防和维护（图9）。

图5 纳米酶的抗菌策略

图6 用纳米酶调节ROS策略

图7 利用纳米酶的组织修复策略

图8 纳米酶的肿瘤治疗策略

图9 牙科材料中基于纳米酶的战略

【纳米酶在口腔疾病中的应用】

纳米酶因其独特的酶模拟活性和多功能性，在口腔医学中展现出巨大的应用潜力。文中详细讨论了纳米酶在多种口腔疾病中的应用，包括龋齿和牙髓疾病（图10）、牙周疾病（图11）、口腔黏膜疾病（图12）、颌骨疾病（图13）、口腔肿瘤（图14）以及种植体周围疾病（图15）。纳米酶通过其抗菌、抗炎、抗氧化和组织再生的特性，能够有效清除生物膜、调节炎症反应、促进组织修复，并在肿瘤治疗中实现精准的诊断和治疗。此外，纳米酶还可以与光热疗法、光动力疗法或磁热疗法等外部刺激相结合，进一步增强其治疗效果。这些应用不仅提高了治疗效率，还减少了传统治疗方法中的副作用，为口腔疾病的精准治疗提供了新的途径。

图10 基于纳米酶的牙科和牙髓疾病治疗策略

图11 纳米酶用于牙周炎治疗

图12 基于纳米酶的口腔粘膜疾病治疗

图13 基于纳米酶的颌面部骨缺损修复策略

图14 基于纳米酶的口腔癌治疗策略

图15 基于纳米酶的牙科植入物策略

【展望和结论】

作者指出，尽管纳米酶在口腔医学中展现出巨大的潜力，但在实现临床应用之前，仍需解决一些关键挑战，包括提高其多功能性、精准性和生物安全性。未来的研究将集中在开发具有多种酶活性的复合纳米酶，以实现抗菌、抗炎和组织再生的多重功能。此外，纳米酶的表面修饰和结构设计将被优化，以提高其在复杂口腔微环境中的稳定性和调节能力。同时，纳米酶在口腔肿瘤诊断和治疗中的应用将更加注重与光热疗法、化疗等其他治疗手段的协同作用。为了确保临床应用的安全性，需要对纳米酶的体内代谢、积累和潜在毒性进行全面评估。最后，作者强调了在纳米酶的合成过程中需要进一步优化，以降低成本并提高大规模生产的可行性。通过这些努力，纳米酶有望成为未来口腔疾病治疗中的常规工具，为患者提供更高质量、更个性化的健康管理体验。

来源：EngineeringForLife一点号