电子转移现象广泛存在于物理、化学、生命医学和材料科学等领域;其中,（类）电子转移反应在生命活动中起到十分重要的作用。一般而言,高度有序的（类）电子转移反应是机体稳定实现特定生物学功能的基础,一旦特定电子转移反应被破坏,极易影响机体生物学功能,引发一系列疾病。由此可知,精准调控关键电子转移反应,继而干扰或重塑机体特定生物学功能,有望为研发疾病治疗新策略提供借鉴。值得一提的是,纳米材料具有独特的物理化学效应性和丰富的结构功能设计性。利用生物医用纳米材料实现对特定（类）电子转移反应的精准调控,有望在生命医学领域发挥重要作用。基于此,本论文聚焦于精准调控复杂生理条件下的（类）电子转移反应,针对病灶区关键组分,设计合成一系列具备（类）电子转移特性的纳米药物,系统探究该类纳米药物干扰、重塑、调控机体功能的能力,进而实现多种疾病的高效治疗。主要研究内容如下:1、基于还原性氧化锡的电子转移特性干扰内质网功能用于肿瘤高效治疗。现有抗癌技术的核心策略,大部分基于氧化损伤机制;然而,癌细胞的内质网通过合成一系列酶基抗氧化剂,自身可形成完善的抗氧化防御系统,严重削弱了氧化损伤机制的抗癌效果。针对该瓶颈问题,本研究首次提出了“还原损伤电子干扰疗法”这一创新策略,将还原性氧化锡(Sn O2-x)原位负载于包覆氧化硅的上转换发光纳米颗粒表面（UCNPs@Si O2）,最外层修饰内质网滞留信号多肽KDEL,获得兼具近红外光响应和内质网靶向功能的新型电子供体（UCSNK）。该纳米材料进入肿瘤细胞后靶向内质网,在近红外光照射下,UCNPs产生的紫外光激发Sn O2-x壳层中电子-空穴对的分离,Sn O2-x自身携带的氧空位作为高效的牺牲型电子给体,抑制了光生空穴的氧化半反应,而截留的光生电子转移至内质网蛋白质二硫键,通过还原损伤的方式攻击内质网氧化性微环境,破坏内质网蛋白质折叠功能,最终诱导癌细胞凋亡。体外和体内实验结果均表明,该光生电子转移反应显著提升内质网区域的还原当量水平,实现了肿瘤的高效治疗。值得一提的是,本研究首次利用先进的瞬态吸收光谱测试技术,在分子和蛋白水平上精准检测到百皮秒量级的光生电子向二硫键转移过程。本研究提出的基于还原损伤内质网相关蛋白的“还原损伤电子干扰疗法”,利用光生电子干扰内质网蛋白质二硫键形成这一关键电子转移反应,最终通过还原损伤机制诱导肿瘤死亡,为开创新型肿瘤治疗方法以及电子生物学与生命医学的交叉融合提供了新思路。2、基于硼化镁的类电子转移特性重塑创面自修复功能用于创面高效治疗。不同于干扰癌细胞生物学功能的肿瘤治疗策略,如何重塑创面的生物学功能是创面治疗策略的核心。然而,创面的关键糖组分因其复杂的生物学效应,在重塑创面自修复过程中,通常会发生不可控的生物学效应。硼双羟基作为糖调节材料体系的经典官能团,可以与糖络合生成硼酸酯键,但在生理条件下硼酸酯键的稳定性较低。针对上述瓶颈问题,本研究设计合成了一种具有高效络合糖能力的“糖调节器”硼化镁纳米颗粒（MB NPs）。在病灶区微环境中,MB NPs可水解为二维层状纳米片,其表面富含sp~3构型的硼双羟基,继而与糖发生快速的络合反应生成硼酸酯键,而二维水解产物的超共轭效应驱使电子以类电子转移的方式向硼酸酯键偏移,大幅度提高了硼酸酯键的稳定性。在糖尿病创面模型中（糖组分起到负向作用）,MB NPs可以降低创面血糖浓度,并通过抑制蛋白糖基化这一关键电子转移反应,重塑糖尿病创面自愈合功能;在急性胃溃疡模型中（糖组分-到正向作用）,MB NPs与糊化淀粉共混成胶,高效贴附于胃部创面,可阻断胃液进一步侵蚀,重塑胃壁创面自愈合功能。本研究提出的“糖调节器”重塑创面自修复功能新策略,利用MB NPs优异的类电子转移特性,通过调控关键糖组分对于创面的生物学功能,实现了糖相关创面自愈合功能的重塑,具有重要的基础研究意义和潜在的临床转化价值。3、基于金属硼化物的类电子转移特性调控皮肤微环境用于皮肤感染治疗。皮肤感染作为一类病理微环境更为复杂的皮肤疾病,其常规治疗手段一般以杀菌为主,难以兼顾重塑感染皮肤的自修复功能。脂多糖（LPS）,是革兰氏阴性细菌细胞壁以及死菌释放内毒素的关键成分,对于维持细菌存活和抑制皮肤重塑起到至关重要的作用。因此,针对如何特异性、持续性地阻断LPS的生物学活性这一瓶颈问题,本研究提出了“关键成分捕获”策略,设计合成了一系列纳米级活性金属硼化物（MxBy NPs,M=Mg,Al和Be）。在皮肤感染病灶区,MxBy NPs可缓慢水解生成硼双羟基和释放金属阳离子,促使局域微环境转变为具备抗氧化能力的碱性微环境,赋予MxBy NPs水解产物的类电子转移特性,显著提高了水解产物“捕获”LPS的络合能力。这一特性不仅干扰了LPS维护细菌细胞壁结构的生物学功能,增强金属离子的抗菌效果,而且有效抑制了LPS诱导MAPK信号通路蛋白的磷酸化这一关键电子转移反应,高效阻断了内毒素引发的过度炎症反应。体外抗菌实验和体内小鼠皮肤感染实验结果表明,MxBy NPs具有优异的抗感染能力和皮肤感染修复效果。本研究提出的“关键成分捕获”策略,利用MxBy NPs的类电子转移特性捕获细菌关键功能组分,在复杂病理微环境下实现特定生物学功能的调控,有望为研发复杂皮肤疾病治疗新策略提供一种全新的研究思路。