用于催化瘤特异性治疗的自组策略激活的Cu单原子纳米酶
Jie Zhou1,2, Deting Xu1, Gan Tian3
1CAS Key Laboratory for Biomedical Effects of Nanomaterials and Nanosafety & CAS Center for Excellent in Nanoscience, Institute of High Energy Physics and National Center for Nanoscience and Technology of China, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China.
Journal of the American Chemical Society
|February 6, 2023
概括
这项研究开发了由l- 半氨酸激活的新型聚烯化铜单原子纳米酶 (MCCP SAzymes). 这些纳米酶通过产生反应性氧物种,表现出增强的催化酶类活性,以改善瘤特异性治疗.
科学领域:
- 生物材料科学
- 纳米技术
- 催化剂
- 癌症治疗
背景情况:
- 优化纳米酶催化活性以提高应用,特别是在癌症治疗中,仍然是一个重大挑战.
- 单原子铜纳米酶 (SA酶) 提供潜力,但需要激活策略.
- 开发高效的纳米酶用于瘤特异性治疗需要精确控制催化活性和反应性氧物种的产生.
研究的目的:
- 开发一种l-cysteine (l-Cys) 协调驱动的自组装策略,以激活PVP修饰的CuSAzymes (MCCPSAzymes).
- 为改善瘤特异性催化疗法增强MoO纳米颗粒的类似催化酶 (CAT) 的活性.
- 研究增强CAT类活性和用于协同治疗癌症的ROS生成的机制.
主要方法:
- 通过l-氨酸协调驱动的自组合,产生含有调制Cu单原子的MCCPSA酶 (高达10.10%重量).
- 稳态动力学和密度函数理论 (DFT) 计算以阐明类似CAT活动和电子转移的机制.
- 对级放射动力学治疗的OH生成和X射线照射对O2产生的芬顿式反应的评估.
主要成果:
- MCCP SA酶具有显著增强的CAT类活性 (比MnO2纳米酶高138倍) 和亲和力 (比天然催化酶高14.3倍).
- 精确定义的l-Cys-Cu·O活性位点和l-Cys桥加速电子转移优化了CAT类活动.
- 在X射线照射下,MCCPSA酶通过芬顿式反应有效地产生OH和1O2,促进多种ROS的产生,从而产生放射敏感性和实质性抗瘤作用.
结论:
- 这种l- 半氨酸的协调策略有效地激活了PVP修饰的CuSA酶,显著提高了它们类似酶的催化性能.
- MCCP SA酶表现出优异的CAT类活性和ROS生成能力,使其成为催化瘤特异性治疗的有希望的药物.
- 使用MCCPSAzymes的联合催化和放射动力疗法为协同治疗癌症和放射敏感化提供了强有力的策略.
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