陈小元Angew. Chem. Int. Ed.:脂质过氧化氢纳米颗粒中产生的活性单线态氧用于癌症治疗
【背景介绍】
活性氧(ROS)在细胞生命周期中作为双刃剑,在低水平的细胞增殖和体内平衡过程中起着重要的信使的作用。破坏ROS水平的阈值将导致细胞成分的氧化损伤,随后导致细胞凋亡或坏死。光动力疗法(PDT)是光源,光敏剂和氧气之间的光动力学作用的ROS介导的癌症治疗方法,是被被广泛研究用于癌症治疗的策略之一。然而,已经开发出几代PDT药物中,仍然没有能广泛应用的一线治疗方案。
【成果简介】
近日,来自厦门大学的陈小元教授和聂立铭副教授(共同通讯)等人基于铁氧化物纳米粒子(IO NPs)和释放的铁(II)之间的亚油酸氢过氧化物(LAHP)的类似Fenton反应,开发了活性系统,其能够实现在酸性pH条件下从IO NPs产生肿瘤特异性单线态氧(1O2) 离子用于癌症治疗 。
【图文导读】
图1 通过LAHP和催化剂Fe2+离子之间的生物化学反应可激活1O2
通过在表面上束缚磷酸基封端的疏水性(p1)和亲水(p2)聚合物刷制备IO-LAHP NP。在癌细胞内化后,Fe2+离子在酸性环境下的释放产生通过ROS介导机制发挥癌细胞死亡的1O2物质
图2 UV和FL检测及IO NP的TEM图像
a),b)通过1O2清除剂和SOSG产生1O2的UV和FL检测
c)直径约22nm的Wüstite-磁铁矿混合相IO NP的TEM图像
d)分别在5.4,6.8和7.4的不同pH值下从IO-LAHP NP释放的铁离子的分布
图3 U87MG细胞模型中的细胞活性研究
a)在与PBS,IO-LAHP,Au-LAHP或IO-LA NP结合孵育48小时后,U87MG细胞模型中的细胞存活力的研究
b)用不同制剂孵育24小时并用DAPI和TUNEL-FITC染色的细胞的合并共焦显微镜图像
c)用不同制剂处理24小时并用V-FITC / PI凋亡试剂盒染色的细胞的计数研究
d,e)用IO-LAHP NP处理24小时的细胞的TEM图像
【总结】
本次研究通过调节LAHP和催化铁(II)离子之间的生物化学反应,开发了可激活的1O2生成系统。工程化的IO-LAHP NPs能够通过1O2和随后的ROS介导机制在体外和体内诱导癌症凋亡性死亡,通过静脉内注射基本上抑制U87MG肿瘤生长。这为可能通过其他生物化学反应或能够产生ROS的物质来开发癌症治疗的方法提供了思路。
文献链接:Activatable Singlet Oxygen Generation from Lipid Hydroperoxide Nanoparticles for Cancer Therapy(Angew. Chem. Int. Ed., 2017, DOI: 10.1002/anie.201701181)
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