原標(biāo)題:JACS 報道: 過氧化銅納米點的制備及其H2O2自供型化學(xué)動力學(xué)研究
化學(xué)動力療法(CDT)是一種新興的治療方法,是利用芬頓(Fenton)反應(yīng)類芬頓反應(yīng)產(chǎn)生高細(xì)胞毒性的羥基自由基(•OH),即活性氧(ROS)。眾所周知,芬頓或類芬頓反應(yīng)在形成•OH的過程中主要依賴于過氧化氫(H2O2)和催化劑之間的相互作用,而不需要氧氣和外部能量輸入。這種獨特的ROS產(chǎn)生模式使的CDT有望克服腫瘤光動力治療中的缺氧環(huán)境下產(chǎn)生ROS效率低、光穿透深度不足等問題。盡管許多類型的腫瘤細(xì)胞都高表達(dá)H2O2,但是內(nèi)源性產(chǎn)生H2O2的量仍難達(dá)到較好的化學(xué)動力學(xué)療效。目前增加細(xì)胞內(nèi)H2O2濃度主要有兩種方法:1)增大線的輸送或生成。然而,線會受到細(xì)胞內(nèi)還原酶分解,從而降低其利用率。目前,由金屬離子和過氧基團(tuán)組成的金屬過氧化物(MPs)被認(rèn)為是H2O2的有效替代來源。由于Fe2+、Cu2+、Mn2+和Co2+等幾種金屬離子均表現(xiàn)出優(yōu)異的Fenton催化活性,因此Fenton型金屬基MP-NPs有望作為一種簡單且有前途的能夠自給H2O2的CDT納米劑。更重要的是,目前還沒有報道過關(guān)于Fenton型金屬過氧化物納米材料?!境晒喗椤拷?,
共同報道了一種Fenton型金屬過氧化物納米材料,并證實其自身可以提供H2O2
2O2與Cu2+的配位作用可制備得到過氧化銅(CP)納米點,配位作用在酸處理后可以發(fā)生逆轉(zhuǎn)。CP納米點被細(xì)胞內(nèi)吞后進(jìn)入腫瘤細(xì)胞,溶酶體的酸性環(huán)境加速了CP納米點的分解,使具有Fenton催化活性的Cu2+和H2O2同時被釋放,并發(fā)生類Fenton反應(yīng)產(chǎn)生•OH殺死腫瘤細(xì)胞。此外,小顆粒的CP納米點在靜脈注射后于腫瘤組織中富集,從而有效地抑制腫瘤生長。該研究不僅提供了第一例關(guān)于Fenton型金屬過氧化物納米材料的制備,而且提出了一種有效提高CDT效率的新策略。研究成果以題為“Synthesis of Copper Peroxide Nanodots for H2O2 Self-Supplying Chemodynamic Therapy”發(fā)布在著名期刊J. Am. Chem. Soc.上?!緢D文導(dǎo)讀】
(a)PVP包裹的CP納米點的合成方法示意圖;(b-d)CP納米點的TEM、DLS和UV-vis吸收光譜;
?。╝)CP納米點的形成和解離的示意圖;(b)b1:在不同摩爾比的NaOH與CuCl2下,在PVP存在下獲得的CP材料的照片;b2:添加H2O2前后具有不同pH值的CuCl2溶液的照片;
圖四、不同濃度CP納米點照射4 h后,DCFH-DA染色U87MG癌細(xì)胞的熒光圖像
?。╝)各種濃度CP納米點與U87MG細(xì)胞共孵育24 h后,對細(xì)胞的活/死染色;(b)CP納米點處理U87MG細(xì)胞12 h后,細(xì)胞凋亡圖;
(a)•OH引發(fā)的LPO的一般機(jī)理;(b)親脂性C11-BODIPY探針用于LPO的主要產(chǎn)物脂質(zhì)氫過氧化物(LHP)的比率熒光成像檢測;
?。╝)在靜脈注射24 h后,Cu在U87MG荷瘤小鼠的主要器官和腫瘤中的生物分布;(b)鹽水(對照組)或不同劑量的CP納米點處理后U87MG荷瘤小鼠的相對腫瘤生長曲線;
2+的配位,OH-輔助制備CP納米點可在酸性pH下發(fā)生逆轉(zhuǎn)。在癌細(xì)胞內(nèi)吞作用后,pH響應(yīng)性的CP納米點在酸性的胞內(nèi)體和溶酶體中分解并釋放具有Fenton催化活性的Cu2+和H2O2。分解產(chǎn)物之間發(fā)生的類Fenton反應(yīng)產(chǎn)生•OH,通過LPO過程破壞溶酶體膜的完整性,從而引發(fā)癌細(xì)胞死亡。小粒徑的CP納米點在腫瘤組織中能有效富集,而且CP納米點具有pH調(diào)控的•OH生成性質(zhì)。,因此,CP納米點在體內(nèi)具有較小的毒副作用,并能提供優(yōu)異的化學(xué)動力學(xué)功效。該工作首次報道了Fenton型金屬過氧化物納米材料,并證明CP納米點可以作為H2O2自供型 CDT抗癌試劑。文獻(xiàn)鏈接:Synthesis of Copper Peroxide Nanodots for H2O2 Self-Supplying Chemodynamic Therapy(JACS,2019, DOI:10.1021/jacs.9b03457)
通訊作者簡介陳小元研究員于1993年和1996年分別獲得南京大學(xué)化學(xué)學(xué)士和碩士學(xué)位,隨后1999年獲得美國愛達(dá)荷大學(xué)博士學(xué)位
射學(xué)系任助理教授,2004年轉(zhuǎn)入斯坦福大學(xué),2008年升為副教授。2009年陳博士加入美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)生物醫(yī)學(xué)影像及醫(yī)學(xué)工程所(NIBIB)任終身資深研究員,分子影像及納米醫(yī)學(xué)實驗室主任。2012年獲NIBIB Mentor Award,2014年獲 NIH Director’s Award,2016年獲美國化學(xué)會Bioconjugate Chemistry Lectureship Award。陳博士已發(fā)表650多篇SCI論文(H影響因子>110,引用率超過46000次)。陳博士是ACS Nano等多家雜志的編委,Theranostics雜志的創(chuàng)刊主編(目前影響因子達(dá)8.537),中美核醫(yī)學(xué)及分子影像學(xué)會(CASNMMI)前任主席,美國核醫(yī)學(xué)及分子影像學(xué)會(SNMMI)Radiopharmaceutical Science Council (RPSC)前任主委,以及中美納米醫(yī)學(xué)與納米生物技術(shù)學(xué)會(CASNN)前任主委
聲明:該文觀點僅代表作者本人,搜狐號系信息發(fā)布平臺,搜狐僅提供信息存儲空間服務(wù)。