<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<article article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
  <front>
    <journal-meta>
      <journal-id journal-id-type="publisher-id">MedMat</journal-id>
      <journal-title-group><journal-title>MedMat</journal-title></journal-title-group>
      <issn pub-type="epub">2791-3716</issn>
      <publisher><publisher-name>MedMat Press Limited</publisher-name></publisher>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.1097/mm9.0000000000000009</article-id>
      <article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Review Article</subject></subj-group></article-categories>
      <title-group><article-title>Reactive oxygen species and neurodegenerative diseases: insights into nanozyme therapeutics</article-title></title-group>
      <contrib-group><contrib contrib-type="author"><name name-style="western"><surname>Wang</surname><given-names>Luo</given-names></name></contrib><contrib contrib-type="author"><name name-style="western"><surname>Chen</surname><given-names>Feixiang</given-names></name></contrib><contrib contrib-type="author"><name name-style="western"><surname>Zhang</surname><given-names>Cuiling</given-names></name></contrib><contrib contrib-type="author"><name name-style="western"><surname>Cheng</surname><given-names>Yuen Yee</given-names></name></contrib><contrib contrib-type="author"><name name-style="western"><surname>Bu</surname><given-names>Wenbo</given-names></name></contrib><contrib contrib-type="author"><name name-style="western"><surname>Liu</surname><given-names>Yanyan</given-names></name></contrib></contrib-group>
      <aff id="aff-a"><label>a</label><institution>Department of Materials Science and State Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers, Academy for Engineering and Technology, Fudan University, Shanghai, China</institution></aff><aff id="aff-b"><label>b</label><institution>Shanghai Engineering Research Center of Molecular Therapeutics and New Drug Development, Department of Chemistry, School of Chemistry and Molecular Engineering, East China Normal University, Shanghai, China</institution></aff><aff id="aff-c"><label>c</label><institution>Institute for Biomedical Materials &amp; Devices (IBMD), Faculty of Science, University of Technology Sydney, Sydney, Australia.</institution></aff>
      <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2024-12"><month>12</month><year>2024</year></pub-date>
      <volume>1</volume><issue>2</issue><fpage>55</fpage><lpage>73</lpage>
      <self-uri content-type="html" xlink:href="https://www.medmat.org/article?doi=10.1097%2Fmm9.0000000000000009"/><self-uri content-type="pdf" xlink:href="https://www.medmat.org/articles/pdfs/10-1097-mm9-0000000000000009.pdf"/>
      <abstract xml:lang="en"><p>Oxidative stress plays a critical role in the onset and progression of neurodegenerative diseases. Traditional methods for regulating oxidative stress using drugs or enzyme molecules often face limitations in efficacy, potential side effects, and the ability to fully meet clinical needs. The emergence of nanozymes offers a novel approach to overcome these challenges and explore therapeutic mechanisms. Focusing on the interaction between reactive oxygen species (ROS) and the nervous system, this article reviews the latest advancements in the use of nanozymes for treating neurodegenerative diseases. First, the mechanism of ROS interaction with neurons and glial cells in the complex nervous network is summarized by analyzing the characteristics of ROS. Second, the application examples and mechanism exploration of different types of ROS-related nanozymes in many neurodegenerative diseases are introduced and summarized. Additionally, the current situation and future prospects of nanozymes combined with advanced technologies such as in vitro detection and artificial intelligence for disease treatment are further discussed. This approach is poised to significantly advance the development of therapies for neurodegenerative diseases.</p></abstract>
      <abstract id="extended-abstract-1" abstract-type="extended" xml:lang="zh-CN" lang-variant="translation"><title>中文长摘要</title><p>氧化应激在神经退行性疾病的发病和进展中起着至关重要的作用，然而传统利用药物或酶分子调节氧化应激的方法往往面临疗效有限、潜在副作用以及难以完全满足临床需求等严峻挑战。本文旨在综述纳米酶的兴起如何为克服这些障碍提供新途径，并深入探索其治疗机制。文章聚焦于活性氧（ROS）与神经系统之间的相互作用，系统性地梳理了利用纳米酶治疗神经退行性疾病的最新进展，以期为解决当前疗法瓶颈提供理论依据和新的思路。</p><p>本文首先通过详细分析活性氧的特性，总结了其在复杂神经网络中与神经元及胶质细胞相互作用的机制，构建了理解氧化应激病理生理的基础框架。随后，文章广泛介绍并归纳了不同类型ROS相关纳米酶在多种神经退行性疾病中的应用实例及其作用机理的深入探索。此外，还进一步讨论了将纳米酶与体外检测技术及人工智能等先进技术相结合的治疗现状，旨在通过多模态策略提升疾病治疗的精准度与效率。</p><p>综述指出，纳米酶作为一种新型治疗手段，能够有效模拟天然酶的活性并克服传统方法的局限性，为调节神经系统中的氧化应激提供了创新方案。文章详细阐述了不同类别的ROS相关纳米酶在应对特定病理环境时的具体应用案例，揭示了其在清除过量自由基、保护细胞免受损伤方面的潜在机制。同时，结合体外检测与人工智能技术的融合趋势，展示了未来治疗策略向智能化、个性化方向发展的科学前景和理论可能性。</p><p>尽管纳米酶疗法展现出显著的应用潜力，但当前研究仍面临诸多挑战，包括长期生物安全性评估不足及临床转化路径尚不清晰等局限性。本文强调，未来的工作需重点关注纳米酶与先进技术的深度整合，特别是利用人工智能优化设计以及体外检测手段的实时监测能力，以推动该领域从理论探索向实际临床应用迈进。这一综合方法有望显著加速神经退行性疾病治疗方案的开发进程，为最终实现精准医疗提供强有力的科学支撑和广阔的发展空间。</p></abstract><abstract id="extended-abstract-2" abstract-type="extended" xml:lang="fr" lang-variant="translation"><title>Résumé long en français</title><p>Le stress oxydatif joue un rôle critique dans l&apos;apparition et la progression des maladies neurodégénératives, mais les méthodes traditionnelles de régulation utilisant des médicaments ou des molécules enzymatiques font souvent face à des limites en termes d&apos;efficacité, aux effets secondaires potentiels et à leur incapacité à répondre pleinement aux besoins cliniques. Cet article vise à examiner comment l&apos;émergence des nanozymes offre une approche novatrice pour surmonter ces défis et explorer les mécanismes thérapeutiques sous-jacents. En se concentrant sur l&apos;interaction entre les espèces réactives de l&apos;oxygène (ROS) et le système nerveux, cette revue synthétise les avancées récentes dans l&apos;utilisation des nanozymes pour traiter les maladies neurodégénératives.</p><p>L&apos;article commence par résumer le mécanisme d&apos;interaction des ROS avec les neurones et les cellules gliales au sein du réseau nerveux complexe en analysant les caractéristiques spécifiques de ces espèces. Ensuite, il introduit et synthétise les exemples d&apos;application ainsi que l&apos;exploration approfondie des mécanismes de différents types de nanozymes liés aux ROS dans diverses maladies neurodégénératives. De plus, la revue discute également de la situation actuelle et des perspectives futures concernant le couplage des nanozymes avec des technologies avancées telles que les détections in vitro et l&apos;intelligence artificielle pour le traitement des maladies.</p><p>La synthèse met en évidence comment les nanozymes constituent une approche nouvelle capable de contourner les obstacles liés aux thérapies conventionnelles, offrant ainsi un potentiel significatif dans la modulation du stress oxydatif au sein du système nerveux. L&apos;article détaille divers cas d&apos;application et mécanismes où différents types de nanozymes agissent sur des pathologies spécifiques, illustrant leur capacité à interagir avec les ROS pour atténuer les dommages cellulaires. Parallèlement, l&apos;intégration potentielle avec l&apos;in vitro détection et l&apos;intelligence artificielle est présentée comme une voie prometteuse vers des stratégies thérapeutiques plus précises et personnalisées.</p><p>Bien que cette approche soit appelée à faire avancer considérablement le développement de thérapies pour les maladies neurodégénératives, la revue reconnaît également les limites actuelles et l&apos;importance d&apos;une évaluation rigoureuse avant toute application clinique. Les travaux futurs devront se concentrer sur l&apos;amélioration des synergies entre les nanozymes et les technologies émergentes comme l&apos;intelligence artificielle pour optimiser le diagnostic et le traitement in vitro. En conclusion, cette approche intégrée promet de transformer la prise en charge de ces pathologies complexes, ouvrant ainsi une nouvelle ère dans la recherche biomédicale sur les neurodégénératives avec des perspectives d&apos;innovation thérapeutique substantielles.</p></abstract><abstract id="extended-abstract-3" abstract-type="extended" xml:lang="ja" lang-variant="translation"><title>日本語長文要旨</title><p>酸化ストレスは神経変性疾患の発症と進行において決定的な役割を果たしていますが、薬物や酵素分子を用いた従来の調節方法は、有効性の限界、潜在的な副作用、および臨床ニーズを完全に満たす能力の欠如という課題に直面しています。本稿では、これらの課題を克服し治療メカニズムを探求するための新たなアプローチとしてナノザイムの登場を取り上げます。活性酸素種（ROS）と神経系との相互作用に焦点を当て、このレビュー記事は神経変性疾患の治療におけるナノザイム利用の最新動向を体系的に概説することを目的としています。</p><p>本稿ではまず、ROSの特徴を分析することにより、複雑な神経ネットワーク内でのニューロンおよびグリア細胞とROSとの相互作用メカニズムを要約します。次に、さまざまな種類のROS関連ナノザイムが多数の神経変性疾患においてどのように応用され、その作用機序が探索・整理されているかについて紹介し、総括しています。さらに、疾病治療におけるナノザイムと体外検出や人工知能などの先端技術を組み合わせた現状および将来展望についても議論を深め、多角的な視点から治療戦略の枠組みを示しています。</p><p>レビューの結果として、ナノザイムが従来の方法の有効性や安全性に関する課題を克服し、神経系における酸化ストレス調節に対する革新的な解決策を提供できることが示唆されています。本稿は、異なるタイプのROS関連ナノザイムの具体的な応用例とそのメカニズムの探求について詳細に記述しており、これらが疾患環境下でどのように機能するかを科学的に解釈しています。また、体外検出技術や人工知能との融合による治療アプローチの可能性についても言及し、これらの要素が将来の治療戦略においてどのような役割を果たすかについての洞察を提供しています。</p><p>このアプローチは神経変性疾患の治療法の開発を大幅に進める可能性がありますが、現在の研究には依然として課題が残されており、今後の展望も示されています。特に、ナノザイムと人工知能や体外検出などの先端技術の組み合わせにおける現状分析と将来の可能性について言及しており、これらの要素が治療効果を高める上で重要であることが強調されています。最終的に、この統合的なアプローチは神経変性疾患に対する新たな治療法の開発を加速させ、臨床応用に向けた重要な一歩となることを期待しています。</p></abstract><abstract id="extended-abstract-4" abstract-type="extended" xml:lang="es" lang-variant="translation"><title>Resumen extenso en español</title><p>El estrés oxidativo desempeña un papel crítico en el inicio y la progresión de las enfermedades neurodegenerativas, sin embargo, los métodos tradicionales para regular este proceso mediante fármacos o moléculas enzimáticas a menudo enfrentan limitaciones en su eficacia, efectos secundarios potenciales y una capacidad insuficiente para satisfacer plenamente las necesidades clínicas. Este artículo examina cómo la aparición de nanozimas ofrece un enfoque novedoso para superar estos desafíos y explorar los mecanismos terapéuticos subyacentes. Centrándose en la interacción entre las especies reactivas de oxígeno (ROS) y el sistema nervioso, esta revisión sintetiza los avances más recientes en el uso de nanozimas para tratar enfermedades neurodegenerativas.</p><p>En primer lugar, se resume el mecanismo de interacción de las ROS con neuronas y células gliales dentro de la compleja red neuronal mediante un análisis detallado de las características de estas especies. Posteriormente, se introducen y resumen los ejemplos de aplicación y la exploración de mecanismos de diferentes tipos de nanozimas relacionadas con ROS en diversas enfermedades neurodegenerativas. Además, el artículo discute adicionalmente la situación actual y las perspectivas futuras sobre la combinación de nanozimas con tecnologías avanzadas como la detección in vitro e inteligencia artificial para el tratamiento de estas patologías.</p><p>La revisión destaca que las nanozimas representan una nueva vía capaz de abordar las limitaciones de los tratamientos convencionales, ofreciendo un potencial significativo en la modulación del estrés oxidativo dentro del sistema nervioso. Se detallan diversos casos de aplicación y mecanismos donde diferentes tipos de nanozimas actúan sobre patologías específicas, ilustrando su capacidad para interactuar con ROS y mitigar el daño celular. Asimismo, se presenta la integración potencial con detección in vitro e inteligencia artificial como una vía prometedora hacia estrategias terapéuticas más precisas y personalizadas.</p><p>Aunque este enfoque tiene el potencial de avanzar significativamente en el desarrollo de terapias para enfermedades neurodegenerativas, la revisión reconoce también las limitaciones actuales y la importancia de una evaluación rigurosa antes de su aplicación clínica. Los trabajos futuros deberán centrarse en mejorar las sinergias entre nanozimas y tecnologías emergentes como la inteligencia artificial para optimizar el diagnóstico y tratamiento in vitro. En conclusión, este enfoque integrado promete transformar el manejo de estas patologías complejas, abriendo así una nueva era en la investigación biomédica con perspectivas de innovación terapéutica sustanciales.</p></abstract><abstract id="extended-abstract-5" abstract-type="extended" xml:lang="ar" lang-variant="translation"><title>الملخص العربي الموسّع</title><p>يلعب الإجهاد التأكسدي دوراً حاسماً في بداية وتطور الأمراض التنكسية العصبية، ومع ذلك فإن الطرق التقليدية لتنظيم هذا الإجهاد باستخدام الأدوية أو الجزيئات الإنزيمية تواجه غالباً قيوداً تتعلق بفعالية محدودة وآثار جانبية محتملة وعدم القدرة على تلبية الاحتياجات السريرية بشكل كامل. يهدف هذا المقال إلى استعراض كيف يقدم ظهور المحفزات النانوية نهجاً مبتكراً للتغلب على هذه التحديات واستكشاف الآليات العلاجية الكامنة وراءها، مع التركيز على التفاعل بين أنواع الأكسجين التفاعلية والجهاز العصبي.</p><p>يستعرض البحث أولاً آلية تفاعل أنواع الأكسجين التفاعلية مع الخلايا العصبية والخلايا الدبقية ضمن الشبكة العصبية المعقدة من خلال تحليل خصائص هذه الأنواع. ثانياً، يقدم المقال ويستخلص أمثلة تطبيقية واستكشاف الآليات لأنواع مختلفة من المحفزات النانوية المرتبطة بأنواع الأكسجين في العديد من الأمراض التنكسية العصبية. بالإضافة إلى ذلك، يناقش البحث الوضع الحالي والآفاق المستقبلية لدمج المحفزات النانوية مع تقنيات متقدمة مثل الكشف体外 والذكاء الاصطناعي لعلاج هذه الأمراض.</p><p>تشير المراجعة إلى أن المحفزات النانوية كوسيلة علاجية جديدة يمكنها محاكاة نشاط الإنزيمات الطبيعية والتغلب على قيود الطرق التقليدية، مما يوفر حلاً مبتكراً لتنظيم الإجهاد التأكسدي داخل الجهاز العصبي. يوضح المقال بالتفصيل حالات تطبيق مختلفة وآليات عمل أنواع محددة من المحفزات النانوية في بيئات مرضية معينة، مبرزاً قدرتها المحتملة على إزالة الجذور الحرة الزائدة وحماية الخلايا من التلف.</p><p>على الرغم من أن نهج العلاج بالمحفزات النانوية يظهر إمكانات كبيرة للتطبيقات المستقبلية، إلا أن البحث الحالي لا يزال يواجه تحديات تتعلق بتقييم السلامة الحيوية طويلة الأمد ومسارات التحويل السريري غير الواضحة. يؤكد المقال على ضرورة تركيز الأعمال المستقبلية على التكامل العميق بين المحفزات النانوية والتقنيات المتقدمة مثل الذكاء الاصطناعي لتحسين التصميم والمراقبة في المختبر، مما قد يسرع بشكل كبير من تطوير علاجات للأمراض التنكسية العصبية ويوفر دعماً علمياً قوياً للطب الدقيق.</p></abstract>
      <permissions><copyright-year>2024</copyright-year><copyright-holder>The Authors</copyright-holder></permissions>
      <custom-meta-group><custom-meta><meta-name>multilingual-summary-status</meta-name><meta-value>AI-assisted extended summaries derived from the article abstract or full text for discovery; the peer-reviewed English article remains the version of record.</meta-value></custom-meta></custom-meta-group>
    </article-meta>
  </front>
  <body/>
  <back/>
</article>
