姜黄素（curcumin, Cur）是一种天然二酮类化合物，具有抗氧化性，可以通过清除活性氧（ROS）和调节免疫微环境用于炎症如类风湿性关节炎的治疗。但是，姜黄素的水溶性差，且抗氧化活性不够高，限制了其进一步应用。姜黄素可以作为单碱基双齿配体与Cu²⁺、Fe²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺等金属离子络合，形成具有更高溶解度或抗氧化性能的配位化合物。其中，锌-姜黄素（Zn-Cur）的水溶性最好，但其抗氧化性能比姜黄素仅有小幅提升，而铜-姜黄素（Cu-Cur）的水溶性较差，但其抗氧化性能非常好。如何充分利用姜黄素与不同金属离子结合的配位化学特性，同时提升其溶解度和抗氧化性，是将姜黄素用于抗炎治疗需要解决的问题。

近日，中国科学院上海硅酸盐研究所的施剑林院士和杨博文博士，构建了铜掺杂的空心介孔氧化硅纳米颗粒，用其负载水溶性好的锌-姜黄素Zn-Cur，制备用于类风湿关节炎治疗的纳米药物。这种纳米药物可以在关节炎酸性环境中降解，释放锌-姜黄素和Cu²⁺，Cu²⁺可以替换锌-姜黄素中的Zn²⁺，生成具有较强抗氧化性的铜-姜黄素Cu-Cur，高效清除关节炎区域的活性氧。这种基于离子交换反应的治疗策略同时利用Zn-Cur的水溶性和Cu-Cur的抗氧化性，有利于药物输运和在病灶发挥治疗作用。

Cu²⁺具有空的3d轨道和变价能力，与姜黄素之间能够形成更强的相互作用，与锌-姜黄素发生离子交换反应后，生成的铜-姜黄素Cu-Cur表现出优异的•OH和O₂^•−清除效果。

在细胞层面，CSP@Zn-Cur纳米药物能够高效缓解巨噬细胞中的氧化应激，促使其从促炎的M1型向抗炎的M2型转化。此外，纳米药物可以有效降低活性氧对骨髓间充质干细胞造成的氧化损伤，而降解后释放出的硅酸盐组分和离子置换反应后释放出的Zn²⁺都能促进生物矿化。最终，该纳米药物有效缓解了关节炎模型小鼠的关节肿胀，降低了炎症因子表达水平，并有效促进骨组织修复，且表现出优异的生物安全性。该研究工作为增强姜黄素的抗氧化治疗效果提供了一种新思路。