以下文章来源于纳米酶 Nanozymes ，作者Nanozymes
1.【背景介绍】
盐诱导渗透胁迫是以活性氧(ROS)积累为特征的氧化应激，被认为是抑制植物生长发育的主要因素之一。为了缓解ROS引起的氧化损伤，植物通常依赖于酶或非酶的抗氧化防御系统。天然酶具有较高的活性来消除活性氧，但它们通常只减少特定的活性氧物种，如过氧化氢酶只对双氧水的消除非常有效。因此，寻找具有高抗氧化效率和良好生物相容性的类酶材料来对抗盐诱导的氧化应激，对于保持作物产量，提升农业安全具有较为重要的意义。
纳米材料因其独特的理化特性为增强植物耐盐性提供了新的途径。已有研究证实，具有活性氧清除活性的金属氧化物纳米酶可以提高植物的耐盐性。然而，在相对较高的剂量下，金属氧化物纳米材料可能触发过量的ROS产生而引起氧化损伤。此外，金属氧化物纳米颗粒释放的不稳定多价金属离子，具有不确定的生物效应。因此，开发新型纳米酶，替代有潜在风险的金属/金属氧化物基纳米酶，是当前领域内亟需解决的问题。
2. 【成果掠影】
近日，许昌学院何伟伟教授小组与合作者报道了一种制备简单、具备广谱抗氧化能力和良好生物相容性的碳点纳米酶，用于缓解盐胁迫诱导的氧化应激损伤。在这项研究中，由葡萄糖和组氨酸制备得到的碳点纳米酶（GH-CDzymes），通过表面修饰基团以及利用N元素掺杂提高催化活性，使其表现出对活性氧（•OH，O2-•，H2O2）、活性氮（•NO 和 ONOO-）和稳定自由基（DPPH•，ABTS•+和 PTIO•）的有效清除能力。该能力可归因于其独特结构赋予的多种抗氧化机制（涉及电子转移、H原子转移及类酶催化行为）。盐度条件下生长的豌豆和杜仲经过CDzymes处理，可以显著（p < 0.001）缓解盐胁迫引起的生物成分（包括叶绿素、脯氨酸、碳水化合物和蛋白质）氧化损伤，并可修复体内氧化还原酶功能。这表明，CDzymes可以作为一种潜在的抗氧化剂来调节植物系统中的氧化应激水平，为解决处于盐胁迫中农作物生长问题开辟了新的途径。该项工作以“Multimechanism Collaborative Superior Antioxidant CDzymes To Alleviate Salt Stress-Induced Oxidative Damage in Plant Growth”为题发表在美国化学会（American Chemical Society）旗下期刊ACS Sustainable Chemistry ＆ Engineering.
3. 【核心创新点】
（1）开发了一种制备简单、具备广谱抗氧化活性与良好生物相容性的碳点纳米酶。
（2）明晰了碳点纳米酶具备优良抗氧化性能的内在机制，综合分析了短期和长期盐胁迫中植物的生理生化指标以及形态学参数。
（3）验证了碳点纳米酶帮助豌豆与杜仲两种不同的植物的抵抗盐胁迫效果，为农作物防治盐胁迫诱导的氧化应激损伤提供了新策略。
4.【图文解析】
图1. (a) TEM图像，(b) HRTEM图像，(c) 尺寸分布，(d) GH-CDzymes的UV-Vis吸收光谱和发射光谱(插图：GH-CDzymes水溶液在日光下(左)和365nm紫外光下(右))，(e) GH-CDzymes在不同激发波长下的发射光谱。(f) GH-CDzymes的XPS总谱。(g) C 1s, (h) N 1s, (i) O 1s GH-CDzymes的高分辨XPS光谱。
图2. (a) 结合ESR和UV-Vis光谱的实验方法说明，以确定与GH-CDzymes相互作用的自由基、ROS和RNS。(b) GH-CDzymes的总抗氧化剂活性。ABTS•+、DPPH•和PTIO•的清除率取决于GH-CDzymes的浓度。插图显示了相应的特征ESR谱。(c) ROS清除活性。O2-•, •OH和H2O2的清除率取决于GH-CDzymes的浓度。插图显示特征ESR谱或UV-Vis光谱的演变。(d) RNS清除活性。•NO和ONOO-的清除率取决于GH-CDzymes的浓度。插图显示了特征ESR谱或UV-Vis光谱的演变。(e) GH-CDzymes的抗氧化机制示意图。
图3. (a) 豌豆在盐胁迫和GH-CDzymes处理下的生长和栽培时间轴。在正常和盐胁迫条件下，有无GH-CDzymes处理，豌豆叶片中 (b) 水分含量，(c) 叶绿素含量，(d) 脯氨酸含量，(e) 总可溶性糖含量，(f) 总可溶性蛋白质含量，(g) MDA含量，(h) SOD活性，(i) CAT活性和(j) POD活性的量化。n = 6. 平均值±SD。星号代表与对照组的显著差异，分别为p < 0.05(*)，p < 0.01(**)，p < 0.001(***)。
图4. (a) GH-CDzymes对盐胁迫下杜仲的影响图。在正常、盐胁迫、盐胁迫与GH-CDzymes处理条件下，正常和胁迫条件下杜仲叶片的 (b) 叶绿素含量，(c) 总可溶性蛋白含量，(d) 总可溶性糖含量 (e) MDA含量，(f) CAT活性，(g) POD活性。N = 7. 平均值±SD。星号代表与对照组的显著差异，分别为p < 0.05(*)，p < 0.01(**)，p < 0.001(***)。
5.【全文小结】
（1）基于电子转移、H原子转移和酶催化的多种机制，GH-CDzymes显示出优异的抗氧化能力，能够有效清除ROS、RNS和自由基(ABTS•+、DPPH•、PTIO•、•OH、O2-•、H2O2、•NO和ONOO-)。
（2）GH-CDzymes安全性高、生物相容性好，应用于盐胁迫下的豌豆和杜仲幼苗，能显著减轻盐胁迫引起的氧化损伤，增强耐盐性，促进植物生长。
（3）抗氧化剂GH-CDzymes在减轻植物非生物胁迫方面具有潜力，该结果对设计高效纳米酶以调节氧化还原环境和治疗氧化应激相关疾病具有重要意义。
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