Nat Commun：基于亚砷烯的多个独立靶向活性氧簇爆发的癌症治疗手段
来源：本站原创 2021-08-12 14:39
活性氧（Reactive oxygen species， ROS）是所有需氧生物产生的一组高度活性的小分子，包括羟基自由基（·OH）、超氧化物（·O2 -）和其他非自由基成员，如过氧化氢（H2O2)和单重态氧（1O2）。
2021年8月12日讯/活性氧（Reactive oxygen species， ROS）是所有需氧生物产生的一组高度活性的小分子，包括羟基自由基（·OH）、超氧化物（·O2 -）和其他非自由基成员，如过氧化氢（H2O2)和单重态氧（1O2）。通过过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶等多种酶的协同作用，氧化和还原物质间ROS的氧化还原平衡在细胞生长、增殖和信号通路中发挥重要作用。然而，ROS的过量产生会导致氧化应激，导致细胞损伤以及随后器官系统的功能下降。因此，ROS水平的调节对细胞稳态和细胞命运的决定至关重要。亚致死水平的ROS维持细胞增殖、分化和促进肿瘤转移，而激烈的ROS爆发直接诱导细胞凋亡。
砷被认为是光催化、电催化、半导体器件等方面有前途的候选材料，目前已有学者成功合成了亚砷烯纳米片，并应用于抗癌研究。亚砷烯通过下调DNA聚合酶影响核DNA复制、核苷酸切除修复和嘧啶代谢途径，对NB4早幼粒细胞白血病细胞表现出特异性的细胞毒性。As2O3作为治疗急性早幼粒细胞白血病的一线药物已经被通过美国食品和药物管理局备案。鉴于AsxOy广阔的生物医学应用前景，研究人员设计并制作了一种可用于癌症治疗的基于亚砷烯的II型异质结光催化剂，该催化剂仅需低剂量供药和少量激发能量便能够产生多个独立的ROS爆发。
研究人员采用球磨与探针超声液体剥离相结合的方法，合成了含有As（As/AsxOy NSs）结构的II型异质结的亚砷烯纳米片。As的导带（CB）中的光激发电子可以转移到AsxOy的CB中，催化O2生成·O2；AsxOy的价带（VB）中的空穴可以转移到As的VB中，促进GSH的氧化。这种II型异质结结构阻碍了As/AsxOy NSs光生电子-空穴对的重组，为催化O2生成ROS提供了最大的动力，同时阻止GSH对ROS的消耗。此外，As/AsxOy NSs中的As可以通过能量转换生成1O2，As/AsxOy NSs中的AsxOy可以灭活一些含巯基的主要抗氧化剂和抗氧化酶，阻断ROS的"退避路线"。利用聚多巴胺（PDA）和癌细胞膜（M）涂层进行表面工程，获得的As/AsxOy@PDA@M NSs具有血液循环时间长、癌细胞靶向活性强、肿瘤微环境（TME）响应降解等优点，可作为肿瘤靶向活性和长期血液循环的智能诊断平台。由于其窄带隙激活的体内荧光成像特性，As/AsxOy@PDA@M纳米粒子可作为成像引导的非侵袭性实时纳米药物用于癌症治疗。
图 利用As/AsxOy@PDA@M NSs双模态成像引导的癌症治疗示意图
参考文献：Kong， N.， Zhang， H.， Feng， C. et al. Arsenene-mediated multiple independently targeted reactive oxygen species burst for cancer therapy.Nat Commun 12， 4777 (2021). https：//doi.org/10.1038/s41467-021-24961-5
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