近日，天津大学分子+研究院孙哲教授课题组与清华大学马岚教授课题组合作，报道了一种具有生物相容性的二苯基取代二奥林匹克烯（diphenyl-substituted biolympicenylidene, BO-Ph）双自由基纳米颗粒，并发现了其对于肾脏的代谢重编程作用，相关研究成果发表在国际顶级期刊Advanced Materials上。

单线态双自由基具有可调控的氧化还原多态性，可作为氧化还原活性材料潜在应用于生物医学领域。然而，具有良好稳定性、水溶性及生物相容性的单线态双自由基材料在合成上仍面临巨大的挑战，限制了对此类分子在生物系统中的安全性和治疗有效性的探索。该研究团队基于此前报道的奥林匹克烯自由基（J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 11022）及其σ-二聚体（Chem. – Eur. J. 2021, 27, 8203.），设计合成了具有双自由基性质的BO-Ph。其在循环伏安测试中展现出四阶氧化还原活性，并在水相中可通过自组装形成稳定的纳米颗粒，从而易于通过内吞入胞。实现了分子材料的稳定性、生物相容性和多态氧化还原活性，使其具有维持氧化还原稳态和调控能量代谢的能力。

研究团队对BO-Ph安全性在体外和体内进行了一系列评估。结果表明BO-Ph在25 μg/mL的浓度以下不会对小鼠肾类器官的活力造成显著影响。此外，BO-Ph对血清蛋白的吸附会进一步降低其细胞毒性。同时，小鼠体内安全性研究发现，尾静脉注射BO-Ph没有造成急性肾损伤。通过多组学联合分析，对BO-Ph在小鼠肾类器官中诱导代谢重编程的机制进行了研究。BO-Ph的代谢激活了谷胱甘肽合成和脂肪酸分解，使三羧酸循环和肉碱循环中的代谢物浓度升高，并最终在氧化还原稳态的前提下使氧化磷酸化增强。BO-Ph在肾类器官中引起的代谢重编程增强了细胞的抗氧化能力，同时激活了线粒体功能，并产生了对慢性肾病有益的代谢物。

该工作成功制备了稳定的、具有生物相容性的奥林匹克烯双自由基纳米颗粒，揭示了其引起肾脏代谢重编程的机制，为有机共轭双自由基在生物医学领域的应用提供了新的思路。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202301338