Advanced Materials:多孔Au@Rh双金属核纳米结构缓解肿瘤缺氧并用于双模态成像和光动力治疗

随着肿瘤的快速生长,瘤内异常的血管网络导致O2供应难以满足其代谢需求,从而导致了肿瘤的缺氧微环境。作为一种氧气依赖的治疗方式,光动力治疗(PDT)的效率通常由于肿瘤本身的缺氧而降低。

迄今为止,研究者们采取了多种方法来解决肿瘤的缺氧问题,例如:使用全氟碳作为氧气载体直接将氧气运输到肿瘤部位或采用C3N4或CaO2等纳米材料原位分解产生氧气,改善肿瘤缺氧问题,但以上方法仍然具有局限性。另一种解决方案是通过催化剂分解肿瘤部位内源性H2O2产生氧气,以缓解肿瘤缺氧微环境。常见的纳米催化剂包括过氧化氢酶包载的PLGA纳米粒和MnO2基纳米材料。尽管这些纳米材料可以很好的将过氧化氢催化产生氧气,然而由于过氧化氢酶的不稳定性和MnO2基纳米粒催化反应的酸响应性,使其在体内的有效应用面临着巨大挑战。因此,开发新型的纳米材料,实现有效地肿瘤内原位产氧,改善肿瘤缺氧环境以提高PDT效率具有重要意义。

鉴于此,美国史蒂文斯理工学院Hongjun Wang教授团队采用聚合物胶束为模板制备了一种新型多孔金铑双金属核壳纳米结构(Au@Rh)。这种纳米材料表现出类似过氧化氢酶的活性,可有效地催化肿瘤内源性的过氧化氢产生氧。由于这种多孔材料的孔径较大(~10 nm),可以包载大量的光敏剂吲哚菁绿(ICG)。另外,肿瘤细胞膜包裹在纳米粒的表面用于实现肿瘤细胞的同源靶向作用。体内体外研究结果表明,Au@Rh-ICG-CM这种纳米体系具有温和的光热转化能力,良好的肿瘤内源性过氧化氢催化能力,高药物包载率,肿瘤靶向功能,可实现肿瘤的荧光-光声成像以及温和光热-增强型光动力联合治疗。

相关工作以“A Porous Au@Rh Bimetallic Core–Shell Nanostructure as an H2O2‐Driven Oxygenerator to Alleviate Tumor Hypoxia for Simultaneous Bimodal Imaging and Enhanced Photodynamic Therapy”为题,发表在Advanced Materials(DOI:10.1002/adma.202001862)上。