Small Methods:自供H2O2的带刺纳米鼓用于肿瘤光热和级联催化治疗

近年来生物催化反应的发展促进了多功能酶系统在生物医学领域的应用。然而,相比于小分子药物,蛋白类药物由于体积大、容易失活,而且传统药物载体的蛋白负载效率低,在临床上的应用仍面临许多困难。因此,设计一种高生物安全性及酶负载效率优异的功能载体用于蛋白类药物传递具有重要意义。

纳米载体的较低毒性、良好生物相容性和较高载药效率是解决疾病治疗中药物传递的关键因素。镓铟合金(LM;镓,75%;铟,25%;熔点:15.7 ℃)因其良好的生物相容性和低的非特异性毒性而受到越来越多的关注。室温条件下,液态金属(LM)可以与酸发生反应生成氢气,但几乎不与水发生反应。随着温度的升高,LM会与水缓慢地发生反应,生成棒状的羟基氧化镓。更有趣的是,持续的热处理(温度40 ℃处理10天),会使得LM被进一步地刻蚀,在两端形成刺状结构,生成刺状纳米鼓。刺状结构的形成增加了LM的表面粗糙度,增大其比表面积,提高了LM对生物大分子粘附能力。

利用LM可变形的特点,武汉大学张先正教授团队设计合成出一种带刺级联催化纳米材料,用于肿瘤的光热和级联催化治疗。首先通过冰水浴超声法制备出球形的LM纳米粒子,然后进行热处理15天得到带刺鼓状LM。通过测试带刺的LM纳米鼓和球形LM对不同电性蛋白的吸附能力,证实了在相同条件下带刺LM纳米鼓相比于球形LM对蛋白有着更好的吸附性能。随后,将胺氧化酶(PAO)固定在带刺的LM纳米鼓表面(LMP),并包裹没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)-Fe3+的配合物(LMPE),得到了纳米催化材料。在肿瘤酸性环境下,Fe3+从LMPE上解离出来,暴露的PAO会氧化肿瘤组织中的精胺(Spm)和亚精胺(Spd)生成H2O2和醛类物质。产生的醛类物质会消耗细胞内的谷胱甘肽(GSH)提高细胞内氧化应激,同时,生成的H2O2会在Fe3+催化下转变为高活性的羟基自由基(•OH),对肿瘤细胞产生不可逆的杀伤效果,实现高效的癌症治疗。结合LM优异的光热转换性能,在多模式成像的指导下,LMPE在小鼠体内、体外均表现出良好的肿瘤抑制效果。

Transformable Spinose Nanodrums with Self-Supplied H2O2 for Photothermal and Cascade Catalytic Therapy of Tumor

Miao-Deng Liu, Deng-Ke Guo, Run-Yao Zeng, Wen-Hui Guo, Xing-Lan Ding, Chu-Xin Li, Ying Chen, Yunxia Sun, Xian-Zheng Zhang*

Small Methods

DOI: 10.1002/smtd.202100361

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smtd.202100361