科學(xué)島團(tuán)隊(duì)構(gòu)建出用于癌癥協(xié)同治療的鐵摻雜碳基納米酶

近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院強(qiáng)磁場中心王輝研究員課題組與健康所錢俊超研究員課題組合作，依托穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置（SHMFF），構(gòu)建出一種具有催化活性的光響應(yīng)性鐵摻雜碳基納米酶（FDCN），用于近紅外二區(qū)（NIR-II）光熱增強(qiáng)的化學(xué)動(dòng)力學(xué)治療。相關(guān)成果發(fā)表在國際期刊ACS Applied Materials & Interfaces。

近年來，碳基納米酶介導(dǎo)的化學(xué)動(dòng)力學(xué)治療（CDT）在腫瘤催化治療領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。然而，其催化過氧化氫（H2O2）生成羥自由基（·OH）的效率并不理想。

為了克服這一限制，研究團(tuán)隊(duì)通過溶劑熱法引入微量金屬（Fe）元素，在不損害生物安全性的前提下顯著提高CDT的療效。特別值得注意的是，光熱療法（PTT）通過吸收光能并將其轉(zhuǎn)化為熱能，能夠在局部區(qū)域產(chǎn)生高溫，這為加速芬頓（Fenton）反應(yīng)提供了可能。因此，將CDT與PTT結(jié)合，不僅可以利用PTT產(chǎn)生的熱能促進(jìn)·OH的快速生成，還可以通過CDT解決PTT中的光穿透問題，進(jìn)一步提升PTT的治療效果。

這種新型FDCN的設(shè)計(jì)巧妙地解決了傳統(tǒng)碳基納米酶在催化效率上的限制，它不僅能有效地催化癌細(xì)胞內(nèi)H2O2的分解，從而為CDT提供必需的·OH，還能通過其顯著的NIR-II吸收特性，進(jìn)一步放大CDT的療效。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，新型FDCN在細(xì)胞和組織水平上均表現(xiàn)出優(yōu)異的生物安全性以及腫瘤催化治療功效。這一進(jìn)展不僅為腫瘤催化治療提供了新的策略，也為未來碳基納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展了新路徑。該項(xiàng)研究借助了SHMFF的電子自旋共振譜儀（ESR）等測量系統(tǒng)。

圖1. FDCN納米酶協(xié)同抗腫瘤機(jī)制示意圖