中国河南师范大学郭玉明课题组通过将无机纳米材料与天然酶结合构建了一种结合饥饿、光热(PTT)、光动力(PDT)和化学动力(CDT)治疗的级联反应的多功能纳米酶CeO2@ICG@GOx@HA (CIGH)用于协同肿瘤治疗,展现了优异的治疗效果。
图1 CeO2@ICG@GOx@HA的制备与作用原理示意图 众所周知,癌症严重威胁着人类健康。虽然手术、化疗和放疗等传统治疗方法在过去几十年中取得了长足的进步,但随之而来的不可避免的细胞毒副作用、放射耐药和多重耐药等问题使其在临床应用中仍然具有挑战性。因此,开发其他有效替代疗法来克服这些临床瓶颈势在必行。 天然酶具有高效、特异性和生物相容性等特点,在肿瘤治疗中具有广阔的应用前景。然而,天然酶的稳定性低、成本高和储存困难等问题严重制约了其实际应用。因此,人工合成纳米酶引起了人们的广泛关注。纳米酶可以调节组织和细胞内的微环境或触发对反应性化学物质的反应。近年来,作为光热治疗(PTT)、光动力治疗(PDT)、化学动力治疗(CDT)和免疫治疗等联合治疗癌症的有效策略得到了广泛的研究。 在本研究中,郭玉明课题组构建了一种联合饥饿、PTT、PDT和CDT治疗的级联反应多功能纳米酶CeO2@ICG@GOx@HA (CIGH)用于协同肿瘤治疗。纳米酶到达肿瘤微环境后,具有超氧化物歧化酶活性的CeO2会促进H2O2的产生,弥补了肿瘤微环境中H2O2有限的特征。与此同时,葡萄糖被葡萄糖氧化酶(GOx)氧化生成H2O2和葡萄糖酸,这不仅降低了肿瘤微环境的pH值,而且实现了饥饿治疗,也进一步提高了H2O2的含量。在低pH下,H2O2作为底物被Ce3+催化成·OH,通过CDT杀死肿瘤细胞。同时,Ce4+还能将部分H2O2催化为O2,不仅能缓解肿瘤缺氧,还能为PDT治疗提供底物,增强PDT的抗肿瘤效果。另外,吲哚菁绿(ICG)也具有光热能力,不仅具有良好的杀伤肿瘤能力,并且可以进一步提高纳米酶整体产生活性氧(ROS)的能力,从而大大地增强纳米酶的抗肿瘤效果(图1)。 CIGH纳米酶极大地促进了级联反应的发生,并在体内外表现出有效的肿瘤治疗能力。该纳米平台的构建不仅能弥补单一治疗的缺陷,并且能达到 “1+1>2” 的抗肿瘤效果(图2)。该纳米酶平台提供一种简单并且广泛适用的方法,同时自加速级联反应在抗肿瘤方面具有潜在的研究意义。 图2(a-b)分别为不同治疗组的小鼠体重和肿瘤体积的变化。(c)治疗14天后解剖各治疗组小鼠的肿瘤照片。(d)不同治疗组的肿瘤组织切片H&E和TUNEL 染色图像
论文信息 Hollow CeO2-Based Nanozyme with Self-Accelerated Cascade Reactions for Combined Tumor Therapy Lili Meng, Lingxue Tang, Fangli Gao, Liang Zhu, Xinhe Liu, Jie Zhang, Yi Chang, Xiaoming Ma, Yuming Guo 文章第一作者为孟丽丽和唐玲雪 Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202401640