近年来,许多金属基纳米材料相继被发现具有类似天然酶的活性,可作为模拟酶代替天然酶应用于体外检测、在体成像、肿瘤治疗等生物医学领域。本论文系统地研究了普鲁士蓝纳米颗粒(PBNPs)的类酶效应机制,提出了其在抗氧化方面的潜在应用,并对PBNPs的生物安全性行为进行了探讨。主要的研究结果概括如下:(1)合成了 PBNPs并对其模拟酶活性进行了研究。首先,本文发现PBNPs具有过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸氧化酶(AAO)几种模拟酶活性。其次,通过对其催化机制进行研究,发现其类POD活性远高于氧化铁纳米颗粒(IONPs)且不遵循后者的Fenton反应机制,而是遵循电子传递机制。具体来说,PBNPs处于不同氧化还原状态所具有的丰富的氧化还原电位是PBNPs能够传递电子的主要原因。进一步研究表明PBNPs的类CAT、SOD、AAO的活性机制亦为电子传递。(2)为了研究PBNPs的ROS清除能力,我们利用二烯丙基三硫(DATS)、顺铂(CDDP)、紫外光辐射、氧化态低密度脂蛋白(OxLDL)、高糖(HG)、糖氧剥夺和复糖复氧(HT)、佛玻酯(PMA)和脂多糖(LPS)在细胞中建立了氧化应激模型,并且,我们应用LPS在ICR小鼠上建立了肝部炎症模型,利用链脲菌素(STZ)在C57BL/6J小鼠上建立了糖尿病模型。最后的结果显示,PBNPs可以抑制这些病理条件下过量ROS引起的损伤,具有抗氧化作用。(3)对PBNPs的在体安全性进行了较为系统的评估。通过组织铁含量测试、组织染色和核磁共振成像(MRI)研究了 PBNPs的体内行为。通过尾静脉注射PBNPs的生物分布数据和尿液及粪便铁含量测试,我们发现PBNPs主要聚集在肝和脾两个含有的单核吞噬系统(MPS)的脏器,并且认为PBNPs可能通过尿液和粪便排出体外。通过组织学、血生化和血常规分析数据,我们认为连续30天对ICR小鼠腹腔注射150mg/kg/d PBNPs未造成明显毒性。然而,通过尾静脉注射的PBNPs的半数致死量(LD50)为41.92mg/kg,这可能是由于PBNPs累积到肺,影响了小鼠的呼吸功能。通过合成尺寸更小的PBNPs,有望解决这一问题。总体来说,PBNPs的安全性评估得到的数据令人鼓舞。目前对于纳米模拟酶催化机制的研究在国内外少见报道,我们的研究为纳米模拟酶的活性机制提供了方向,并且有力地推进了 PBNPs在生物医学领域的应用。