光响应稀土基纳米酶用于肿瘤高效治疗

来源：X一MOL资讯

酶是人体机能正常运转所不可或缺的物质，同时在多种疾病治疗领域具有重要的应用价值。然而，天然酶生产成本高、不易保存等缺陷极大地限制了其在医学领域的进一步应用。基于纳米尺度人造酶模拟物（纳米酶）的纳米催化疗法是一种可用于治疗各种恶性肿瘤的新兴技术。但是，纳米酶依然存在肿瘤微环境中催化活性相对不足的问题。为了解决这个问题，哈尔滨工程大学杨飘萍教授团队与中国科学院长春应用化学研究所林君研究员团队合作开发了一种类细菌状的铈基纳米酶（PEG/Ce-Bi@DMSN），该纳米酶具有局部光热调控的双重酶模拟催化活性（类过氧化物酶和类过氧化氢酶活性）和谷胱甘肽消耗能力，可以在肿瘤组织内产生活性氧物质，实现高效的肿瘤治疗。

该材料体系以硫化铋纳米棒和十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）为硬模板和软模板，在油水两相系统中合成了厚度可调且孔径较大的细菌状纳米平台，进而负载由改进的反胶束法合成的超小CeO2纳米酶（较高的Ce3+/Ce4+比率：1.94/1）。同时，由于硫化铋纳米棒的存在，该纳米酶在1064 nm激光照射下表现出良好的光热转换效率（36.2%），能够实现光热响应的酶活性调控功能。该纳米酶在微酸性条件下表现出双重酶模拟催化活性（类过氧化物酶和类过氧化氢酶），可以有效地调节肿瘤微环境，即同时增加氧化应激并缓解了缺氧引起的肿瘤细胞对活性氧的耐药性。此外，该纳米酶可以通过氧化还原反应有效地消耗肿瘤细胞内过表达的谷胱甘肽（GSH）。值得注意的是，该纳米酶的两种酶活性和GSH的耗竭能力在局部光热的环境下得到了很好的提升。为肿瘤微环境刺激响应下的特异性治疗提供了前提条件。

图1. PEG/Ce-Bi@DMSN酶模拟物（纳米酶）于肿瘤微环境中的响应机理及肿瘤抑制作用示意图

图2. PEG/Ce-Bi@DMSN纳米酶的合成过程、微观形貌及元素组成

图3. PEG/Ce-Bi@DMSN纳米酶的肿瘤微环境响应癌细胞生长抑制作用

通过生物体外和体内抗肿瘤实验可以证实，利用PEG/Ce-Bi@DMSN纳米酶可以实现热增强的纳米催化肿瘤疗法，具有明显的肿瘤抑制效果提升作用。总体而言，该项工作所提出的基于纳米酶材料的热增强多重酶活性概念，为肿瘤高效治疗提供了新的思路和实际应用策略。

这一成果近期发表在Advanced Materials 上，文章的第一作者是哈尔滨工程大学博士研究生董书明，哈尔滨工程大学杨飘萍教授、贺飞副教授及长春应用化学研究所林君研究员为通讯作者。