纳米气泡在生物医学气体递送领域展现出巨大潜力。其超高稳定性、特殊的界面和生物学效应，使其气体运输效率和功效远优于传统方法。同济大学王霞/王启刚教授团队与中国科学院上海高等研究院上海同步辐射光源张立娟研究员等人紧密合作利用上海光源BL08U1A线站的软X射线谱学显微和辅助实验系统的高分辨液相透射显微镜等先进技术，探究了酶促纳米气泡的原位形成、稳定/扩散过程及其在神经损伤治疗中的潜力。该研究成果以“Peptide-nanofiber-stabilized enzymatic nanobubbles for nerve injury treatment”为题，于2026年1月12日，在线发表于国际知名期刊Cell Biomaterials。

本研究受代谢过程中酶复合物的启发，构建了肽纳米纤维稳定化的乳酸氧化酶/过氧化氢酶（LOx/CAT@PNFs）体系利用高效生物催化中心与微区结构中的疏水区域内产生的局部高浓度气态分子，创新性的使酶分子成为制备纳米气泡的理想生物反应器。该体系可利用生物体内源性物质（乳酸与过氧化氢），通过酶促反应生成氧气纳米气泡，肽纳米纤维中的疏水微区可维持纳米气泡的稳定性。

本研究的重要发现在于，基于LOx/CAT@PBFs体系的氧气纳米气泡可在病变部位原位生成，可显著提升细胞对于材料的摄取效率，局部提高氧气浓度，为后续的细胞代谢调控奠定微环境基础。LOx/CAT@PNFs体系通过调节乳酸代谢、改善局部氧供、并兼具缓解氧化应激等多重作用，能够有效提升神经元存与改善神经功能，在典型的急、慢性神经毒性脑病模型中表现出优秀的疗效。本研究不仅为推进纳米气泡气体运输体系在生物体内的应用提供了新视角，也为探索酶驱动的气体介导代谢调控机制提供了研究价值。

图1酶促纳米气泡的产生及测量与同步辐射软X射线谱学显微等结果

图2 纳米气泡在纳米多肽显微中的高分辨液相透射显微镜

该研究的第一作者为同济大学的赵桥博士，共同一作是中国科学院上海高等研究院上海光源的侯晨博士。通讯作者为同济大学的王霞、王启刚教授和中国科学院上海高等研究院上海光源科学中心的张立娟研究员。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委员会等项目的支持。

图3. 高效仿生酶复合物 LOx/CAT@PNFs 系统的构建及纳米气泡的协同代谢调控。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.celbio.2025.100309