河南师范大学郭玉明课题组通过简单的牺牲模板-离子交换方法，合成了一种亚铜基核壳复合纳米材料体系Cu2O@Cu2-xSe，通过负载葡萄糖氧化酶（GOx）和材料表面的靶向性修饰，构建了具有肿瘤靶向和肿瘤微环境响应性的级联催化体系，可用于高效协同抗肿瘤治疗。
图1亚铜基级联催化体系的构建及其协同抗肿瘤治疗机制示意图。 化学动力学疗法(CDT)通过Fenton或类Fenton反应将过氧化氢(H2O2)转化为羟基自由基(•OH)，可有效杀死肿瘤细胞。同时，该治疗方法无需外源性刺激且可对肿瘤微环境产生特异性响应，因而在肿瘤治疗方面具有独特的优势。然而，肿瘤细胞内H2O2浓度、纳米药物在肿瘤区域的富集程度及其对肿瘤微环境的特异性响应能力往往会影响CDT治疗效课，因此，单一CDT体系的治疗效果仍然具有一定的局限性。 有鉴于此，郭玉明教授课题组基于亚铜基纳米材料的化学动力学特性，合理引入有利于协同增强CDT疗效的因素，设计了一种级联催化协同抗肿瘤复合纳米体系。为了解决肿瘤细胞内H2O2浓度的不足对CDT疗效的制约，该研究在体系中引入了葡萄糖氧化酶（GOx），其驱动的氧化还原反应既可以保证持续增加肿瘤细胞内的H2O2浓度，又可以加速肿瘤区域葡萄糖的消耗，减少肿瘤部位的营养供应，在一定程度上通过饥饿疗法（ST）杀死肿瘤细胞。同时，通过离子交换法制备的硒化物（SeCs）通过上调肿瘤细胞中的活性氧（ROS）水平，进一步提高了CDT治疗效果。为了提升复合纳米材料在肿瘤部位的富集，利用透明质酸（HA）对复合纳米材料进行表面修饰，使其可有效靶向递送至肿瘤部位。具有肿瘤微环境（TME）响应特性的复合纳米材料，在肿瘤细胞中降解并释放相关组分，实现肿瘤的级联协同治疗。 经表征测试，所合成材料具有较优的尺寸和典型的核壳结构特征（图2a），研究显示GOx与葡萄糖之间发生的氧化还原反应可有效提供H2O2，从而有助于提升细胞内活性氧水平（图2b）；此外，与单一的Cu2O相比，复合材料中的SeCs可以明显上调肿瘤细胞中的ROS水平，从而放大肿瘤部位的氧化应激反应（图2c）。体外和体内实验均显示该复合纳米材料具有较好的抗肿瘤效果(图2d-e)。 总之，该课题组通过绿色、简单的合成方法构筑了一种具有良好级联催化抗肿瘤活性的复合纳米材料，通过材料的表面修饰，不仅提升了材料的靶向性，增加了样品在肿瘤部位的富集，同时也提高了样品的生物相容性，该纳米复合材料构建的CDT/ST多功能级联协同治疗模式为癌症治疗提供了一种有效的策略。 图2 (a) 样品的形貌结构；（b）活性氧显色反应对照试验；（c）硒化物（SeCs）上调细胞内活性氧水平的验证性试验;（d）样品治疗效果细胞实验；（e）样品治疗效果肿瘤组织TUNEL染色图像。 论文信息 Tumor Targeted Cuprous-Based Nanocomposite as Responsive Cascade Nanocatalyst for Efficient Tumor Synergistic Therapy Weihua Gao, Jie Zhang, Lina Ding, Dr. Yi Chang, Dr. Fangli Gao, Pengfei Yang, Prof. Xiaoming Ma, Prof. Yuming Guo Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202302961
