NIR-II增强等离子体催化供氧用于解决缺氧导致的肿瘤放射治疗耐药性

注：文末有本文科研思路分析

近日，湖南大学张晓兵（点击查看介绍）团队发展了一种改善肿瘤乏氧的新策略用于解决缺氧肿瘤放射治疗耐药性。该工作是在张晓兵教授带领下，团队成员宋国胜教授和陈美老师协助指导博士生杨悦（第一作者）等人完成的，这一研究成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上。

肿瘤微环境与正常组织不同，具有缺氧、偏酸性pH和H₂O₂水平升高的特点，肿瘤区的氧含量不足将会大大抑制癌症治疗的效果。具体到放疗过程，O₂可以辅助电离辐射诱导DNA损伤，从而促使细胞凋亡，缺氧将会导致放疗效果受到影响而引起耐药性。

该团队设计开发了一种新型的二维Pd@Au双金属核壳纳米结构（TPAN）。TPAN可以持续催化内源性H₂O₂连续产生O₂，从而可以长时间克服肿瘤缺氧。同时，TPAN具有很强的红外光区的吸收，使其可以通过局部表面等离子体共振（SPR）产生热电子，从而增强化学反应过程的能量。具体到该体系，TPAN在NIR-II激光的照射下，可通过SPR效应增强其催化产氧作用，所以可以通过NIR-II激光实现时空控制肿瘤区供氧以缓解肿瘤乏氧。同时，由金和钯这两种高-Z元素合成的TPAN具有增强的辐射响应，可通过康普顿散射途径杀死肿瘤细胞。此外由高-Z元素组成、具有很强的NIR-II吸收和良好的光热效率的TPAN兼具X射线、光热和光声（PA）成像的功能，可精确地指导癌症治疗，进而减少X射线照射的潜在毒副作用。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

NIR‐II Driven Plasmon‐Enhanced Catalysis for a Timely Supply of Oxygen to Overcome Hypoxia‐Induced Radiotherapy Tolerance

Yue Yang, Mei Chen, Bingzhe Wang, Peng Wang, Yongchun Liu, Yan Zhao, Kun Li, Guosheng Song, Xiao‐Bing Zhang, Weihong Tan

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 15069-15075, DOI: 10.1002/anie.201906758

导师介绍

张晓兵

https://www.x-mol.com/university/faculty/10111

科研思路分析

Q：这项研究的出发点，或者说最初目的是什么呢？

A：由于Pd@Au可以持续催化内源性H₂O₂连续产生O₂；再考虑到Pd@Au具有很强的红外区吸收，使其可以通过局部表面等离子体共振（SPR）产生热电子，从而增强化学反应过程的能量。具体到该体系，TPAN在NIR-II激光的照射下，可通过SPR效应增强其催化产氧作用。此外，由于Au和Pd都是高-Z元素，可以实现多模态精准成像和光热/放射联合治疗。

Q：此研究具有什么意义呢？

A：该开发了一种缓解肿瘤缺氧的新策略，通过等离子体增强催化克服缺氧诱导的放射治疗耐药性。动物实验结果表明，该研究提出的纳米平台可以在体内实现令人满意的放射和光热联合治疗效果。