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Angew. Chem. :原位合成铜单原子纳米酶增强铜死亡2024-04-21
长春应化所林君/马平安研究员团队构建了担载根皮素和铜离子的双硫键侨联介孔硅(CDPh)纳米复合物,该复合物在内源性谷胱甘肽(GSH)响应下引发形变,原位活化生成铜单原子纳米酶(Cu SAzyme)并伴随根皮素的释放,Cu SAzyme与根皮素的协同作用实现了体外/活体水平上增强的铜死亡抗肿瘤疗效。

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图 1.(a)CDPh在肿瘤微环境中与内源性GSH反应导致结构塌陷实现Cu SAzyme原位合成,同时释放铜离子和根皮素;(b)CDPh在CT26肿瘤细胞中的抗肿瘤性能(Ⅰ:原位活化的Cu SAzyme可通过类POD活性产生∙OH,温和的光热温度(MPTT)可增强这一过程;Ⅱ:释放的根皮素作为阻滞剂抑制葡萄糖的摄取,从而引起肿瘤细胞铜离子代谢紊乱;Ⅲ:以上两个步骤共同作用下诱导增强铜死亡)。

近年来,在催化疗法抗肿瘤领域中,单原子纳米酶以其在复杂生理环境下的高催化活性稳定性和活性位点可调性获得了研究人员的诸多关注。然而,在静脉注射具有高反应活性的单原子纳米材料后,实现肿瘤部位精确地开启催化反应通常是一项艰巨的任务,导致这类单原子纳米酶介导的抗肿瘤应用受到限制。

针对这一问题,林等人利用吸附铜离子的双硫键侨联的介孔硅(Cu-DMON)为基础,通过载体材料的GSH响应性坍缩形变,实现单原子纳米酶的原位激活。在本文中,有机介孔硅的-Si-O∙∙∙Cu-杂化框架使Cu可以稳定吸附在介孔硅的内表面上,其骨架侨联结构(-CH2SSCH2-)可以消耗过表达的GSH,并进一步触发DMON的特异性形变和肿瘤部位的药物释放(Cu2+/Ph),未释放的铜被Si-OH锚定固定,形成单分散的Cu原子中心(Cu-O2/Cu-O4)。研究结果表明,原位活化过程进一步促进了铜离子的解离和GSH的消耗,从而导致铜在细胞质中沉积并引发铜死亡过程。此外,具有过氧化物酶样活性(POD-like)的Cu SAzyme的原位合成催化细胞内活性氧的产生,从而特异性破坏癌细胞氧化还原稳态。释放的铜离子在H2S过表达的结肠癌微环境中实现光热激活,温和光热作用进一步增强Cu SAzyme的 POD类酶活性。同时,原位暴露的根皮素能阻断葡萄糖摄取并干扰癌细胞的糖酵解代谢,使得胞内铜沉积过程加剧。总体而言,这种原位激活策略有效地减少了单原子纳米酶诱导催化疗法的脱靶效应,并探讨了单原子纳米酶与细胞铜死亡的关系。

文信息

Glutathione Induced In-situ Synthesis of Cu Single-Atom Nanozymes with Anaerobic Glycolysis Metabolism Interference for Boosting Cuproptosis

Wenying Zhang, Meifang Wang*, Bin Liu, Hao Chen, Jia Tan, Qi Meng, Jing Li, Binbin Ding, Ping’an Ma*, and Jun Lin*

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202402397

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