抗生素耐药性（AMR）在全球范围内以前所未有的速度不断蔓延，对人类健康与全球公共卫生安全构成严重威胁。多重耐药“超级细菌”可通过协同利用多种耐药机制，如修饰抗生素作用靶点、酶促药物灭活、主动外排以及降低细胞膜通透性等，逐步削弱联合用药方案的效果，成为当前抗菌治疗的主要障碍。

与作用于特定分子靶点的传统抗生素不同，诱导细菌发生类铁死亡是一种新兴抗菌策略，该策略通过破坏细菌铁代谢与氧化还原稳态，触发铁依赖性脂质过氧化过程，在应对多重耐药菌及难治性生物膜感染方面展现出巨大潜力。细菌金属转运蛋白（MTP）负责调控铁及其他过渡金属的摄取、储存与外排，维持细菌铁稳态与氧化还原平衡，进而降低其对类铁死亡的敏感性。因此，削弱耐药菌的抗氧化系统并精准调控金属转运蛋白活性，有望突破其对类铁死亡的耐受性。

单原子纳米酶（SAEs）凭借超高的原子利用率与优异的催化性能，在高效产生活性氧（ROS）及破坏氧化还原稳态方面展现出巨大潜力。与传统金属纳米酶相比，单原子纳米酶中的过渡金属原子具有不饱和配位环境，可形成均一且可调控的活性中心，实现高催化活性、可调节选择性与结构稳定性的平衡，在抗菌治疗、抗肿瘤治疗及抗氧化等生物医学领域具有广阔的应用前景。

有学者构建了铜、钴、铁异三金属单原子催化剂（TACs），通过优化d带中心并降低反应能垒，加速过氧化氢分解，其羟基自由基生成量是单金属单原子催化剂的2.7倍。活性氧生成量的增加与铁离子释放的协同作用，可诱导脂质过氧化并抑制谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4），最终触发细胞铁死亡。该研究证实，对多金属活性中心进行精准电子调控，可显著增强铁死亡相关催化活性。尽管单原子纳米酶的催化活性提升已取得显著进展，但如何进一步赋予其更高的催化选择性与生物识别特异性，仍是亟待解决的关键科学问题。

图1DFT计算和实验证实了Fe-NSC的手性相关催化活性

为进一步提升纳米酶的催化选择性与生物特异性，在其设计中引入手性结构已成为极具潜力的策略。手性纳米酶兼具手性结构与酶催化活性，可实现构型选择性催化，并对生物分子具有固有手性识别能力。研究人员开发出兼具类葡萄糖氧化酶（GOD）与过氧化物酶（POD）活性的手性等离子体纳米酶，实现了光控级联催化。

在圆偏振光照射下，该体系的催化效率提升约1.3倍，对D-葡萄糖的识别选择性提高1倍，揭示了手性调控在调节反应动力学与生物识别过程中的关键作用。还有设计合成了兼具类过氧化物酶样与过氧化氢酶（CAT）活性的手性二硫化钼/硫化钴纳米酶，借助其与生物系统的手性特异性相互作用，有效调控肿瘤相关巨噬细胞极化，逆转肿瘤免疫抑制状态。

然而，将手性结构引入单原子催化活性中心的相关研究仍十分有限，其对类铁死亡抗菌机制的影响尚未得到深入探究。

该研究设计并制备了一种手性单原子铁-碳点纳米酶（DFe-NSC），其具备手性选择性活性氧催化功能与金属转运蛋白调控能力，可通过诱导细菌类铁死亡实现高效抗菌治疗。研究构建了可溶解核壳微针，用于将手性铁-碳点纳米酶递送至感染部位，并包封葡萄糖氧化酶（GOx）以氧化葡萄糖（Glu），生成过氧化氢作为铁-碳点纳米酶的催化底物。

与传统单原子纳米酶相比，手性DFe-NSC具有三大核心优势：（1）氮/硫共掺杂与手性选择性催化的协同作用，显著增强其类过氧化物酶与谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）活性，破坏耐药菌的抗氧化防御系统，提高其在类铁死亡过程中对脂质过氧化的敏感性；（2）铁-碳点纳米酶以手性选择性方式调控金属转运蛋白（Fur与FtnA）的表达及其铁代谢调控功能，诱导细菌胞内铁过载，加速类铁死亡进程；（3）铁-碳点纳米酶兼具光动力（PDT）与光热（PTT）效应，进一步放大类铁死亡诱导作用。

该研究建立了一种集手性催化与金属转运蛋白调控于一体的手性单原子纳米酶策略，为靶向类铁死亡通路的手性药物设计提供了参考。

参考消息：

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202518810