Nanozymes-Engineered Metal−Organic Frameworks for Catalytic Cascades-Enhanced Synergistic Cancer Therapy

整合纳米酶催化级联反应在疾病中的应用

Chuang Liu, Jie Xing, Ozioma Udochukwu Akakuru, Lijia Luo, Shan Sun, Ruifen Zou, Zhangsen Yu, Qianlan Fang, and Aiguo Wu.Nano Letters 2019 19 (8), 5674-5682DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b02253

主讲人：张点奇 2024年5月7日

研究进展：

   本篇文章的研究方向是利用纳米酶（nanozymes）和金属有机框架（MOFs）构建催化级联反应的纳米反应器，以增强癌症治疗的协同效应。文章的研究背景是基于天然酶在化学通讯中的高效性，通过有序的催化级联反应可以显著增强酶之间的化学相互作用。然而，由于天然酶存在固有的缺点，如对化学试剂和温度的过高要求以及相对较大的体积，目前在癌症治疗中，利用天然酶构建两个或多个酶的纳米反应器仍然面临很大的挑战。为了克服这些限制，研究人员将目光转向了纳米酶，这是一种具有类似酶特性的纳米材料，作为天然酶的低成本替代品。近年来，纳米酶已经被广泛应用于构建治疗性纳米反应器，用于对抗实体肿瘤。然而，目前的研究主要集中在开发单个纳米酶构建的纳米反应器，对于基于两个或多个纳米酶的催化级联反应的研究还很少。

研究内容：

  本文提出了一种有序的原位催化级联反应增强协同治疗策略，利用双纳米酶构建的卟啉金属有机框架（PCN）。具体而言，通过将类似催化酶的铂纳米颗粒（Pt NPs）夹在PCN中，然后将类似葡萄糖氧化酶的超小金纳米颗粒（Au NPs）嵌入外壳，并进一步与叶酸（FA）协同作用，形成P@Pt@P−Au−FA。Pt NPs通过催化肿瘤内的H2O2转化为O2，有效缓解肿瘤缺氧，从而增强了依赖氧气的光动力疗法，并通过Au NPs加速β-D-葡萄糖的消耗，实现与自产H2O2协同的饥饿疗法。因此，实现了显著增强的抗肿瘤效果，预防了肿瘤复发和转移。

要点：1.设计了一种新型的纳米反应器P@Pt@P-Au-FA。该纳米反应器利用金属有机框架（MOFs）作为载体，将模拟酶催化剂铂纳米颗粒（Pt NPs）和超小型葡萄糖氧化酶模拟剂金纳米颗粒（Au NPs）嵌入其中，并通过叶酸（FA）的配位实现靶向肿瘤治疗。这种设计使得纳米反应器具备了增强光动力疗法（PDT）和葡萄糖耗竭诱导的饥饿疗法的协同效应，从而提高了抗肿瘤治疗效果。

2.不同组别与细胞孵育后的结果进行对比，P@Pt@P-Au-FA的效果得到了验证。

3. 静脉注射 P@Pt@P-Au-FA后，整个肿瘤内的氧饱和度水平得到了提高。