在获得经典的Cu₂O模板后，采用水合法在Cu₂O表面进行RuO₂的包裹氧化，制备获得核壳结构（core-shell）的Cu₂O@RuO₂纳米酶。随后，对合成的Cu₂O@RuO₂进行酸蚀进行内部Cu含量的控制，制备获得表面有介孔的CRNC纳米酶。当内部的Cu₂O完全刻蚀后，获得中空有孔的RuO₂纳米酶（RNC）作为参考对照。

图3.CRNC和RNC纳米酶的制备流程^[1]

扫描电镜和透射电镜均可以观察到合成的纳米酶呈现为形状规则的立方状纳米粒子，其中CRNC的粒径约为190nm，核壳层分界明显，表面粗糙。对其进行元素分布分析可见，Cu元素分布在材料的内层，而Ru能均匀覆盖在Cu元素的表面，O元素由于两种金属氧化物的形式在材料的核壳层均有分布，验证了材料的核-壳结构。对Cu 2p高分辨谱进行解析，可以观察到Cu⁺为优势峰，证明CRNC纳米酶中铜主要以Cu₂O形式存在，避免非氧化条件不必要的Cu²⁺释放。对Ru 3p和O 1s谱图进行解析，证实了CRNC纳米酶的表面存在一定数量Ru³⁺和氧空位，证实了表面生长的RuO₂具有缺陷结构，为其催化活性打下了基础。

图4. 制备的纳米酶结构表征^[1]

经LPS刺激后，血管内皮细胞（HUVEC）形成的管状结构数量明显减少、迁移能力降低并伴随着功能蛋白EphB4和VEGF-A表达水平的下降，而通过RNC或CRNC纳米酶的治疗处理后，细胞的小管形成能力得到了明显的恢复，被抑制的迁移能力也得到显著的提升，同时提高了EphB4和VEGF-A的表达水平。此外，由于Cu²⁺的存在，CRNC对HUVEC有着更好的促进血管形成的作用。

在成骨诱导分化后，与对照组相比，LPS的刺激显著降低了牙周膜干细胞（PDLSC）内ALP的活性并抑制了矿化钙结节的产生，当CRNC加入环境炎症后，ALP的活性有发生了明显的恢复且矿化结节的数量显著增加。此外，炎症刺激下PDLSC中BMP2、OCN和RUNX2蛋白的表达水平显著降低，在经过治疗后，与RNC相比，CRNC纳米酶能进一步提高OCN和RUNX2的水平，说明了Cu²⁺良好的促成骨特性帮助CRNC获得了更好的炎症环境下的成骨分化效果。

图5. 炎症条件下CRNC纳米酶促进血管生成和成骨分化^[1]

HUVEC与CRNC共培养后可定位在细胞膜，也可以进入胞内定位在细胞质中，结合RNA测序分析，筛选出PI3K和TGF-β信号。经siRNA沉默后，尽管CRNC提升了细胞在炎症环境中的成管能力，但当HUVEC中的TGF-β1和PI3K受到沉默作用后，CRNC的治疗作用显著削弱，说明TGF-β1和PI3K信号均参与了CRNC对HUVEC成管能力的调节。进一步通过western blot检测发现，与LPS+CRNC组相比，TGF-β1沉默后HUVEC内PI3K的水平显著降低；而当PI3K沉默后，HUVEC内TGF-β1的表达水平未出现明显的变化，说明CRNC纳米酶可能通过TGF-β/PI3K信号参与HUVEC功能的调控。

同时，CRNC可以被PDLSC摄入定位于线粒体，并激活HIF-1α通路。经siRNA沉默后，炎症环境下CRNC的使用可以加强了ALP的染色深度，显示出ALP活性的增强，而当HIF-1α沉默后，ALP的染色又呈现出淡化的趋势，说明抑制HIF-1α信号会削弱炎症环境下CRNC纳米酶对PDLSC中ALP的增强作用。此外，免疫印迹实验也显示，与LPS+CRNC组相比，PDLSC中HIF-1α的沉默会降低OCN和RUXN2的表达水平，说明CRNC纳米酶可以通过HIF-1α信号增强炎症环境下PDLSC成骨分化的功能。

图6. CRNC纳米酶促进成血管和成骨的机制研究^[1]

活体成像研究结果显示，连续注射LPS后，可以观察到大鼠牙龈组织内红色荧光显著加强，表明了ROS水平的激增。然而，当使用RNC或CRNC纳米酶治疗后，ROS荧光的表达明显减弱，说明纳米酶的治疗降低了局部ROS的水平，有利于牙周组织中炎症的缓解，可以为组织再生提供良好的环境支持。CT影像和重建图片显示（红色箭头；红框），排除结扎手术和给药注射过程对骨组织的影响（Sham组），正畸丝的结扎会引发了第二磨牙周围的牙槽骨吸收，而RNC或CRNC的治疗则对周围牙槽骨的再生有促进作用。

图7. CRNC治疗牙周炎症和骨再生的体内研究^[1]

03 小结