Chem. Asian J. ：多孔CuO团簇在化学动力学治疗中的应用

化学动力学治疗（CDT）是在肿瘤部位利用芬顿/类芬顿反应催化高表达的H2O2，生成细胞毒性的羟基自由基（·OH）来杀死肿瘤细胞的一种治疗手段。CDT具有细胞特异性强、不需要外部刺激激活等优势。铁基纳米材料是常用的芬顿反应试剂，其最佳反应环境为pH=2-4的强酸性，因此，肿瘤微环境处的弱酸性条件（pH=6.5-7）往往限制铁基纳米材料芬顿反应的效率。同时，大尺寸的芬顿/类芬顿试剂往往并不意味着高催化活性，因为大尺寸芬顿试剂的催化位点受限于表面，影响了芬顿/类芬顿试剂的利用率和催化效率。

为解决这些问题,南京大学刘颖教授课题组设计了一种具有多孔结构的CuO纳米团簇作为类芬顿试剂，并在多孔CuO团簇上修饰叶酸增加其靶向肿瘤细胞的能力（图1）。团簇的多孔结构提高了其比表面积，有利于增加催化位点，提高催化H₂O₂的反应效率。同时，基于铜基材料的类芬顿试剂实现了在弱酸性及中性环境下的高效类芬顿反应，表现出优异的细胞内ROS产生效率与肿瘤细胞杀伤效果，具有CDT应用前景。

图1. CuO团簇的合成过程

分散在环己烷中的油胺稳定的CuO纳米粒子和十二烷基硫酸钠水溶液混合后，形成“水包油”的乳状微液滴，通过控制温度蒸发环己烷，CuO纳米粒子会自组装形成CuO团簇。硅层包覆，高温灼烧和碱溶液蚀刻过程起去除有机配体和杂质的作用。CuO团簇作为类芬顿试剂，能催化H₂O₂生成·OH，催化效率随H₂O₂浓度和CuO团簇浓度的增加而提高。此外，CuO团簇在弱酸性及中性环境下，表现出最佳的催化效率。在相同反应条件下，pH=7.0时生成的·OH使亚甲基蓝褪色程度达84.3%。电子顺磁共振光谱（图2a）与亚甲蓝溶液的特征吸收被用来证明·OH 的生成（图2b-d）。细胞内·OH 的生成由染料DCFH-DA验证（图3a）。所制得的多孔CuO团簇具有优异的肿瘤细胞杀伤能力，能诱导HeLa细胞凋亡，HeLa细胞的存活率随共孵育的CuO团簇浓度的提高而降低（图3b,c），具有CDT应用前景。

图2. CuO团簇的类芬顿催化效果

图3. CuO团簇在细胞实验中的应用

论文信息

Self-assembled cupric oxide nanoclusters for highly efficient chemodynamic therapy

Xinyu Jin, Hongxia Zhao, Zhicong Chao, Xiaofeng Wang, Qing Zhang*, Huangxian Ju, Ying Liu*

Chemistry – An Asian Journal

DOI: 10.1002/asia.202200296