炎症性肠病(IBD)是一组以克罗恩病(CD)和溃疡性结肠炎(UC)为代表的慢性非特异性肠道炎症性疾病，好发于青壮年人群，病程迁延反复，不仅显著降低患者的生活质量，也对社会医疗资源构成了长期而沉重的负担。从病因学角度看，IBD并非单一因素所致，而是遗传易感性、环境暴露、肠道菌群失衡与免疫系统异常交互作用的结果，这一复杂的病理背景意味着，任何针对单一环节的治疗策略都很难从根本上改变疾病的自然进程。
从治疗现状来看，氨基水杨酸制剂、糖皮质激素、免疫抑制剂以及以抗肿瘤坏死因子单克隆抗体为代表的生物制剂构成了当前IBD药物治疗的主体框架，这些药物在诱导和维持病情缓解方面确实发挥了重要作用，但其局限性同样明确：一部分患者对现有药物应答不佳或逐渐失去应答，长期用药还伴随着感染风险、代谢并发症乃至肿瘤风险等安全性问题，加之IBD患者本身即处于恶性肿瘤与感染的长期风险之中，临床对于疗效可靠、安全性良好且能够多维度干预疾病病理网络的新型治疗手段，始终存在真实而迫切的需求，这正是中药来源碳点纳米酶近年来受到学术界持续关注的现实背景。
以中药为碳源制备纳米酶的合理性
碳点(CDs)是一类尺寸介于1至100纳米、具有类酶催化活性的碳基纳米材料，可以模拟过氧化物酶、氧化酶、超氧化物歧化酶(SOD)与过氧化氢酶(CAT)等多种天然酶的催化功能，其中与活性氧清除相关的SOD和CAT样活性，恰好对应炎症性疾病治疗中的抗氧化重要环节。
图1中药纳米颗粒模拟酶活性的作用机制
与金属基纳米酶相比，碳点还具备粒径小、表面官能团丰富、生物相容性高、光学性质可调等优势，这使其在疾病诊断与治疗领域积累了相当的研究基础。
那么，为什么不直接使用化学合成的前驱体，而要选择中药作为碳源?这一选择背后有着清晰的药学逻辑。传统中药富含酚类、生物碱、黄酮、多糖等结构多样的活性成分，其中许多成分本身就具有抗炎与抗氧化药理活性，然而其临床应用长期受制于溶解度低、生物利用度差、起效缓慢等药剂学瓶颈，同时多成分协同的复杂体系也难以用经典的量效关系加以阐释。以中药为碳源制备碳点，一方面可以通过碳化过程保留或转化原药材中有治疗价值的官能团结构，另一方面又能借助纳米化显著提升活性成分的溶解度、稳定性与生物利用度，并赋予其酶样催化活性，可以说，中药碳点本质上是对传统中药药理价值的“继承”与“放大”，而非简单的替代。
在制备层面，水热/溶剂热法、微波辅助合成法与热解法等绿色合成路线已经相对成熟，以水热法为例，将中药粉末分散于水中，在密封反应釜内经高温高压完成碳化与官能化，即可获得粒径均一、表面富含羟基、羧基、氨基等活性基团的碳点;以白及、生姜、大黄等药材为前驱体的实践均已被文献报道，这表明该路线的技术门槛与原料成本都处在可接受的范围内。
图2中药纳米颗粒的分类与合成
中药碳点“干预”策略的科学依据
现有研究证据表明，中药碳点干预IBD并非依赖单一靶点，而是通过三个彼此衔接的机制构成系统性治疗网络。
▌活性氧清除与氧化应激阻断
氧化还原稳态失衡导致的肠上皮细胞损伤是IBD的核心病理环节之一，中药碳点所保留的酚羟基、羰基等表面官能团能够通过电子转移机制高效中和羟自由基与超氧阴离子，在细胞层面还表现出与线粒体的显著共定位特征，从而能够在活性氧的主要产生部位直接发挥清除作用。以铁皮石斛来源碳点(DO-CDs)为例，其SOD样活性高达461.37 U/mg，并在多种自由基清除实验中呈现稳定的浓度依赖性效应;以白术来源碳点(AM-CDs)为例，其在100微克/毫升浓度下对羟自由基与超氧阴离子的清除率分别达到95%与96%，这些定量数据为“抗氧化”这一传统中药功效提供了现代材料学的验证。
▌肠道菌群与黏膜微环境的调节
菌群失调是IBD病理链条中的关键环节，中药来源的多糖与酚类成分经碳点化后仍可被肠道菌群发酵利用，通过促进益生菌增殖、抑制致病菌生长并改善微生物代谢来维持菌群稳态;与此同时，碳点对杯状细胞数量与黏蛋白分泌的恢复作用，以及上调Claudin-1、Occludin、ZO-1等紧密连接蛋白的能力，共同指向黏液屏障与上皮屏障的结构修复。
图3 AM-CDs在溃疡性结肠炎治疗中的合成与作用机制
▌炎症信号通路的源头调控
转录组学研究揭示，DO-CDs通过下调Tnfrsf1b干扰经典与非经典NF-κB通路的协同激活，AM-CDs则对PI3K-Akt、Jak-STAT、TGF-β与MAPK四条炎症相关通路实施协同调控，在DSS诱导的小鼠结肠炎模型中，两类碳点均显著降低TNF-α、IL-6、IL-1β等促炎因子的表达，减少M1型巨噬细胞与中性粒细胞浸润，并在体重维持、结肠长度恢复等方面展现出优于或不劣于一线药物5-氨基水杨酸的表现。
需要客观指出的是，这三个机制并非彼此孤立的简单叠加，而是“清除氧化应激、修复物理屏障、重建免疫稳态”环环相扣的级联过程，这一特性使中药碳点在理念上区别于传统的单靶点抗炎药物，更符合IBD作为系统性疾病的治疗逻辑。
理性看待研究阶段与转化障碍
对于任何处于快速发展期的前沿技术，保持客观与克制同样是一种专业态度。必须清醒认识到，目前中药碳点治疗IBD的全部疗效证据均来自细胞实验与小鼠模型，尚无任何产品进入人体临床试验阶段，动物模型与人类疾病之间的种属差异、DSS模型与真实IBD病程之间的差异，都决定了现有结果只能作为概念验证，而不能直接外推至临床疗效。
在材料层面，不同批次碳点的表面基团组成与酶活性仍存在结构异质性问题，高温合成过程中活性成分的保留率与副产物生成情况需要更严格的监控;在生物学层面，碳点进入体内的代谢途径、组织分布、清除动力学以及长期蓄积毒性尚未完全阐明;在转化层面，现有碳点产率偏低、纯化成本较高，而静脉、腹腔或口服等不同给药途径对药效与安全性特征的影响也需要逐一验证。这些问题的存在并不意味着方向不可行，而是提示研究重心应当从“证明有效”逐步转向“阐明机制、标准化制备与系统安全性评价”。
值得期待的是，人工智能辅助设计为突破上述瓶颈提供了新的方法论：通过建立涵盖中药成分、合成参数、碳点结构与药效毒性数据的数据库，机器学习模型有望解析复杂的构效关系，实现“疗效导向的逆向设计”，即先设定期望的治疗终点，再由模型推荐最优前驱体与合成方案，这一闭环迭代模式有望显著缩短研发周期、降低试错成本。
结语
中药碳点纳米酶以现代纳米技术为传统中药的药理潜能提供了新的表达形式，也为IBD这一复杂疾病的多靶点干预提供了值得探索的技术路径。它既不是对传统治疗的否定，也远未到可以进入临床常规的阶段，但作为一种连接传统医学智慧与现代材料科学的交叉探索，它所展现出的系统性药理特征与可控的制备路线，值得学术界与临床界给予持续而审慎的关注。
参考文献
[1]XU C, HUANG X, DENG Z, et al. Dendrobium officinale-derived carbon dots nanozymes alleviate colitis by orchestrating intestinal mucus-epithelium-immune barriers[J]. Adv Sci (Weinh), 2025; 12(44): e12567. DOI: 10.1002/advs.202512567.
[2]LI Y, LI Q, ZHU Y, et al. Medicinal plant-derived carbon dots nanozymes ameliorate ulcerative colitis via anti-inflammatory, antioxidant, and gut barrier-protective effects[J]. ACS Appl Mater Interfaces, 2025; 17(30): 42751-42766. DOI: 10.1021/acsami.5c08068.
[3]HUANG C, XU C, CUI M, et al. Traditional Chinese medicine-derived carbon dots nanozymes for treating inflammatory bowel disease: current challenges and future perspectives[J]. European Cells and Materials, 2026, 58: 102-118. DOI: 10.22203/eCM.v058a09.
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炎症性肠病(IBD)是一组以克罗恩病(CD)和溃疡性结肠炎(UC)为代表的慢性非特异性肠道炎症性疾病，好发于青壮年人群，病程迁延反复，不仅显著降低患者的生活质量，也对社会医疗资源构成了长期而沉重的负担。从病因学角度看，IBD并非单一因素所致，而是遗传易感性、环境暴露、肠道菌群失衡与免疫系统异常交互作用的结果，这一复杂的病理背景意味着，任何针对单一环节的治疗策略都很难从根本上改变疾病的自然进程。
从治疗现状来看，氨基水杨酸制剂、糖皮质激素、免疫抑制剂以及以抗肿瘤坏死因子单克隆抗体为代表的生物制剂构成了当前IBD药物治疗的主体框架，这些药物在诱导和维持病情缓解方面确实发挥了重要作用，但其局限性同样明确：一部分患者对现有药物应答不佳或逐渐失去应答，长期用药还伴随着感染风险、代谢并发症乃至肿瘤风险等安全性问题，加之IBD患者本身即处于恶性肿瘤与感染的长期风险之中，临床对于疗效可靠、安全性良好且能够多维度干预疾病病理网络的新型治疗手段，始终存在真实而迫切的需求，这正是中药来源碳点纳米酶近年来受到学术界持续关注的现实背景。
以中药为碳源制备纳米酶的合理性
碳点(CDs)是一类尺寸介于1至100纳米、具有类酶催化活性的碳基纳米材料，可以模拟过氧化物酶、氧化酶、超氧化物歧化酶(SOD)与过氧化氢酶(CAT)等多种天然酶的催化功能，其中与活性氧清除相关的SOD和CAT样活性，恰好对应炎症性疾病治疗中的抗氧化重要环节。
图1中药纳米颗粒模拟酶活性的作用机制
与金属基纳米酶相比，碳点还具备粒径小、表面官能团丰富、生物相容性高、光学性质可调等优势，这使其在疾病诊断与治疗领域积累了相当的研究基础。
那么，为什么不直接使用化学合成的前驱体，而要选择中药作为碳源?这一选择背后有着清晰的药学逻辑。传统中药富含酚类、生物碱、黄酮、多糖等结构多样的活性成分，其中许多成分本身就具有抗炎与抗氧化药理活性，然而其临床应用长期受制于溶解度低、生物利用度差、起效缓慢等药剂学瓶颈，同时多成分协同的复杂体系也难以用经典的量效关系加以阐释。以中药为碳源制备碳点，一方面可以通过碳化过程保留或转化原药材中有治疗价值的官能团结构，另一方面又能借助纳米化显著提升活性成分的溶解度、稳定性与生物利用度，并赋予其酶样催化活性，可以说，中药碳点本质上是对传统中药药理价值的“继承”与“放大”，而非简单的替代。
在制备层面，水热/溶剂热法、微波辅助合成法与热解法等绿色合成路线已经相对成熟，以水热法为例，将中药粉末分散于水中，在密封反应釜内经高温高压完成碳化与官能化，即可获得粒径均一、表面富含羟基、羧基、氨基等活性基团的碳点;以白及、生姜、大黄等药材为前驱体的实践均已被文献报道，这表明该路线的技术门槛与原料成本都处在可接受的范围内。
图2中药纳米颗粒的分类与合成
中药碳点“干预”策略的科学依据
现有研究证据表明，中药碳点干预IBD并非依赖单一靶点，而是通过三个彼此衔接的机制构成系统性治疗网络。
▌活性氧清除与氧化应激阻断
氧化还原稳态失衡导致的肠上皮细胞损伤是IBD的核心病理环节之一，中药碳点所保留的酚羟基、羰基等表面官能团能够通过电子转移机制高效中和羟自由基与超氧阴离子，在细胞层面还表现出与线粒体的显著共定位特征，从而能够在活性氧的主要产生部位直接发挥清除作用。以铁皮石斛来源碳点(DO-CDs)为例，其SOD样活性高达461.37 U/mg，并在多种自由基清除实验中呈现稳定的浓度依赖性效应;以白术来源碳点(AM-CDs)为例，其在100微克/毫升浓度下对羟自由基与超氧阴离子的清除率分别达到95%与96%，这些定量数据为“抗氧化”这一传统中药功效提供了现代材料学的验证。
▌肠道菌群与黏膜微环境的调节
菌群失调是IBD病理链条中的关键环节，中药来源的多糖与酚类成分经碳点化后仍可被肠道菌群发酵利用，通过促进益生菌增殖、抑制致病菌生长并改善微生物代谢来维持菌群稳态;与此同时，碳点对杯状细胞数量与黏蛋白分泌的恢复作用，以及上调Claudin-1、Occludin、ZO-1等紧密连接蛋白的能力，共同指向黏液屏障与上皮屏障的结构修复。
图3 AM-CDs在溃疡性结肠炎治疗中的合成与作用机制
▌炎症信号通路的源头调控
转录组学研究揭示，DO-CDs通过下调Tnfrsf1b干扰经典与非经典NF-κB通路的协同激活，AM-CDs则对PI3K-Akt、Jak-STAT、TGF-β与MAPK四条炎症相关通路实施协同调控，在DSS诱导的小鼠结肠炎模型中，两类碳点均显著降低TNF-α、IL-6、IL-1β等促炎因子的表达，减少M1型巨噬细胞与中性粒细胞浸润，并在体重维持、结肠长度恢复等方面展现出优于或不劣于一线药物5-氨基水杨酸的表现。
需要客观指出的是，这三个机制并非彼此孤立的简单叠加，而是“清除氧化应激、修复物理屏障、重建免疫稳态”环环相扣的级联过程，这一特性使中药碳点在理念上区别于传统的单靶点抗炎药物，更符合IBD作为系统性疾病的治疗逻辑。
理性看待研究阶段与转化障碍
对于任何处于快速发展期的前沿技术，保持客观与克制同样是一种专业态度。必须清醒认识到，目前中药碳点治疗IBD的全部疗效证据均来自细胞实验与小鼠模型，尚无任何产品进入人体临床试验阶段，动物模型与人类疾病之间的种属差异、DSS模型与真实IBD病程之间的差异，都决定了现有结果只能作为概念验证，而不能直接外推至临床疗效。
在材料层面，不同批次碳点的表面基团组成与酶活性仍存在结构异质性问题，高温合成过程中活性成分的保留率与副产物生成情况需要更严格的监控;在生物学层面，碳点进入体内的代谢途径、组织分布、清除动力学以及长期蓄积毒性尚未完全阐明;在转化层面，现有碳点产率偏低、纯化成本较高，而静脉、腹腔或口服等不同给药途径对药效与安全性特征的影响也需要逐一验证。这些问题的存在并不意味着方向不可行，而是提示研究重心应当从“证明有效”逐步转向“阐明机制、标准化制备与系统安全性评价”。
值得期待的是，人工智能辅助设计为突破上述瓶颈提供了新的方法论：通过建立涵盖中药成分、合成参数、碳点结构与药效毒性数据的数据库，机器学习模型有望解析复杂的构效关系，实现“疗效导向的逆向设计”，即先设定期望的治疗终点，再由模型推荐最优前驱体与合成方案，这一闭环迭代模式有望显著缩短研发周期、降低试错成本。
结语
中药碳点纳米酶以现代纳米技术为传统中药的药理潜能提供了新的表达形式，也为IBD这一复杂疾病的多靶点干预提供了值得探索的技术路径。它既不是对传统治疗的否定，也远未到可以进入临床常规的阶段，但作为一种连接传统医学智慧与现代材料科学的交叉探索，它所展现出的系统性药理特征与可控的制备路线，值得学术界与临床界给予持续而审慎的关注。
参考文献
[1]XU C, HUANG X, DENG Z, et al. Dendrobium officinale-derived carbon dots nanozymes alleviate colitis by orchestrating intestinal mucus-epithelium-immune barriers[J]. Adv Sci (Weinh), 2025; 12(44): e12567. DOI: 10.1002/advs.202512567.
[2]LI Y, LI Q, ZHU Y, et al. Medicinal plant-derived carbon dots nanozymes ameliorate ulcerative colitis via anti-inflammatory, antioxidant, and gut barrier-protective effects[J]. ACS Appl Mater Interfaces, 2025; 17(30): 42751-42766. DOI: 10.1021/acsami.5c08068.
[3]HUANG C, XU C, CUI M, et al. Traditional Chinese medicine-derived carbon dots nanozymes for treating inflammatory bowel disease: current challenges and future perspectives[J]. European Cells and Materials, 2026, 58: 102-118. DOI: 10.22203/eCM.v058a09.
ldquo;医学论坛网”发布医学领域研究成果和解读，供专业人员科研参考，不作为诊疗标准，使用需根据具体情况评估。
