大多数近红外II(NIRII)荧光团的生物活性有限，因此由于该方法中缺乏自由电子，与实现强荧光和高催化活性相矛盾。为了克服这一挑战，马惠珍和中国天津大学的转化医学、神经工程、物理学和材料研究团队利用原子工程开发了具有强近红外II荧光的原子级精确金簇，以显示有效的酶模拟活性，形成活性铜单原子位点。

与单独的金簇相比，这些金铜簇(Au21Cu1)显示出更高的抗氧化性质，其过氧化氢酶样活性高出90倍，超氧化物歧化酶样活性高出3倍。这些簇可以通过肾脏清除，在20-120分钟的窗口内监测顺铂引起的肾损伤，通过近红外光片显微镜以3D方式可视化该过程。

这些簇可以防止小鼠模型中肾脏和大脑的氧化应激和炎症，这是用抗癌药物顺铂治疗时出现的副作用。该研究发表在《科学进展》杂志上。

实时监测氧化应激和炎症的病理演变

近红外II(NIR-II)成像方法提供高组织穿透深度和信噪比，可监测癌症的发病机制和病理演变，并在神经科学中得到应用。生物催化近红外II分子制剂适用于实时监测病理过程和治疗的分子机制。

大多数基于氧化应激的疾病需要早期干预以实时监测病理演变。生物学家通常依靠计算机断层扫描和磁共振成像等非侵入性成像方法来实现精确诊断和实时分析。

然而，氧化应激和炎症相关的病理在临床上很常见，需要实时监测和干预。此外，一些化疗药物在治疗过程中常常会对正常组织造成损伤。例如，抗癌药物顺铂可以交联DNA并诱导氧化应激和炎症，从而导致神经毒性和肾毒性。

顺铂引起的急性肾损伤是一种常见的副作用，可导致肾功能在数小时或数天内突然下降。必须实时监测急性肾损伤，以便早期诊断和早期干预，以预防氧化应激和急性炎症。

需要设计生物催化NIR-II分子制剂进行实时监测，以同步实现氧化应激和早期炎症的抑制。在这项工作中，Ma等人。开发了具有NIR-II再现和生物活性酶模拟的原子精密金簇，以抑制受损肾脏和大脑的氧化应激和炎症。

掺杂金团簇

该团队根据之前的报道制备了金簇(Au22)并对其进行纯化，以创建稳定的结构，他们使用透射电子显微镜对其进行了检查，发现其尺寸超小。

这使得肾脏滤过过程中能够有效清除。金团簇表现出优异的光稳定性，揭示了明确的原子精密工程、水溶性和适合进一步应用的稳定结构。

该团队还包括原子工程，用各种其他金属元素修饰金簇，以获得掺杂簇的光学吸收光谱。结果表明，金铜簇具有良好的均匀性和分散性，与单独的金簇一致。

含有单个铜原子活性位点的金铜簇表现出很高的催化活性。研究人员进一步评估了分子对活性氧和氮的吸收能力。掺杂簇的催化活性比单独的纯金高90倍。

这项工作还首次详细强调了具有NIR-II特性的簇的影响，因为它在生命科学中发挥着关键作用。生物工程生物活性NIR-II分子也为理解该机制提供了一个紧迫而重要的平台。马等人。在这些实验之后，对金簇进行了密度泛函理论计算。

实时监测肾脏

接下来，科学家们研究了金簇对实时肾脏监测的影响，以便在临床诊断之前检查小鼠的肾损伤。为了实现这一目标，他们通过注射方式给小鼠注射抗癌药物顺铂，结果显示注射顺铂后肾功能严重受损，并对神经系统产生影响，肾小球的过滤作用减弱，金簇在肾脏中积聚。

研究小组进行了细胞毒性测试，通过监测近端肾小管细胞和小鼠小胶质细胞来查明簇的酶生物活性区域。结果表明，簇具有调节氧化应激并诱导有利的生物活性且在高浓度下无毒性的能力。

Ma和同事研究了顺铂诱导的氧化应激和炎症的调节。虽然顺铂是一种抗癌药物，但它受到与肾毒性和缺血性损伤相关的强烈副作用的限制。严重的活性氧和炎症会导致死亡和大脑合并症。

这可以通过监测血清肌酐和血尿素氮来提前诊断;含氮废物积累的临床表现可提供肾脏排泄功能的有效指标。

外表

通过这种方式，HuizhenMa及其同事详细介绍了金铜簇的原子工程，其中单个铜原子可以实现超高的酶拟态性。通过引入铜，金簇的抗氧化活性得到提高，生物实验显示出在肾脏疾病期间抑制氧化应激和肾脑轴炎症的能力。

这些簇还经过了有效的肾脏清除，并在高剂量下显示出无毒性，从而提供了一种具有高效生物安全性和多功能性以及近红外II荧光的化合物。金簇在急性肾损伤期间的实时成像和早期干预方面显示出巨大的潜力，从实验室到临床转化都具有良好的影响。

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