创伤性脑损伤（Traumatic Brain Injury,TBI）是由于外伤导致脑组织受损,致使脑部各种神经功能缺失,神经细胞及胶质细胞死亡的现象,这种神经损伤是导致人类残疾和死亡的主要原因之一,目前尚无有效的治疗方法。近年来,TBI过程中产生过量的活性氧被看作是导致神经损伤的重要潜在因素之一。随着纳米技术的发展,纳米酶的氧化还原活性为活性氧相关疾病提供了潜在的解决方案,它通过减少受损脑组织中过量活性氧的产生和扩散来阻止TBI的进展。然而,由于其缺乏对疾病器官的靶向特异性、释放效率低、细胞毒性等问题,严重影响了神经损伤治疗的效果。因此,本论文通过优化合成条件,制备了一种超小的碳基纳米酶,它具有较高的抗氧化性和多酶催化活性,可高效清除细胞和活体内的自由基。同时,该纳米酶在自由基诱导下可迅速交联聚集,累积到自由基丰富的脑损伤部位,从而提高其对器官的靶向效果。更重要的是,聚集后的纳米酶仍具有多酶催化活性,可继续清除入侵的活性氧,且该纳米酶聚集体在内源性还原酶作用下,可分解成小单位,便于代谢到体外,从而降低其毒性风险。体外细胞和体内动物实验证实该纳米酶可以显著提高神经元损伤的治疗效果。研究内容主要包括:（1）选用具有天然抗氧化性的谷胱甘肽（glutathione,GSH）和赖氨酸为前体,通过微波辅助合成法,优化原料配比和反应温度,制备小尺寸的碳基纳米酶。通过元素分析、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、红外光谱、X射线光电子能谱等技术系统表征了纳米酶的化学结构和光谱性质,表明该纳米酶具有明亮的蓝色荧光,保留了GSH的自由巯基,可用于清除自由基,同时作为交联聚集基团。通过原子力显微镜、透射电子显微镜、动态光散射仪等技术表征了纳米酶的粒径和聚集过程,证实纳米酶的尺寸约在1-2nm,在富含过氧化氢（H2O2）、羟基自由基（·OH）等活性氧的环境中,半小时内即可聚集增大100倍左右,但在内源谷胱甘肽还原酶系统作用下可发生分解,再次形成小尺寸纳米酶。（2）利用5,5’-二硫代双（2-硝基苯甲酸）分析测试表明,小尺寸纳米酶的自由巯基保有量大于98%。使用ABTS和PTIO抗氧化能力分析测试证实,纳米酶与同等浓度GSH具有相当的化学抗氧化能力。但与GSH明显不同的是,纳米酶在生理环境中显示出优异的多酶催化活性,它们不仅具有类过氧化氢酶活性催化H2O2分解,而且具有过氧化物酶活性催化H2O2氧化底物（如3,3’,5,5’-四甲基联苯胺的氧化反应）。多酶催化活性的存在使得纳米酶在5 min内催化快速分解超过80%的H2O2。同时,实验表明H2O2、·OH等活性氧诱导交联的纳米酶聚集体,仍具有以上两种类酶的活性,在20 min内催化分解H2O2分解可达30%以上。此外,本部分对纳米酶催化机理也进行了探讨。（3）为了证实纳米酶及其自由基诱导聚集特性对TBI的治疗效果,本论文在细胞、活体小鼠模型层次开展了进一步的研究。首先,基于纳米酶的荧光特征,使用荧光显微镜实时观察到纳米酶在细胞内受活性氧诱导聚集的过程,证实纳米酶靶向聚集的部位主要分布在活性氧较多的线粒体。细胞毒性实验证实纳米酶的毒性极低,而且可提高H2O2、脂多糖等氧化损伤的神经细胞生存率。利用活性氧化荧光染料指示剂,使用荧光显微镜、流式细胞仪实验进一步证实纳米酶在细胞内可快速清除活性氧,恢复细胞生存。最后,TBI模型小鼠体内实验表明,该纳米酶比无聚集特性的普通纳米酶脑摄取量高9倍,且可迅速代谢到体外。通过分析氧化应激相关指标和免疫组织切片染色实验,证实了纳米酶对治疗神经元损伤的良好效果。