光响应稀土基纳米酶用于肿瘤高效治疗

酶是人体机能正常运转所不可或缺的物质，同时在多种疾病治疗领域具有重要的应用价值。然而，天然酶生产成本高、不易保存等缺陷极大地限制了其在医学领域的进一步应用。基于纳米尺度人造酶模拟物（纳米酶）的纳米催化疗法是一种可用于治疗各种恶性肿瘤的新兴技术。但是，纳米酶依然存在肿瘤微环境中催化活性相对不足的问题。为了解决这个问题，哈尔滨工程大学杨飘萍教授（点击查看介绍）团队与中国科学院长春应用化学研究所林君研究员（点击查看介绍）团队合作开发了一种类细菌状的铈基纳米酶（PEG/Ce-Bi@DMSN），该纳米酶具有局部光热调控的双重酶模拟催化活性（类过氧化物酶和类过氧化氢酶活性）和谷胱甘肽消耗能力，可以在肿瘤组织内产生活性氧物质，实现高效的肿瘤治疗。

该材料体系以硫化铋纳米棒和十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）为硬模板和软模板，在油水两相系统中合成了厚度可调且孔径较大的细菌状纳米平台，进而负载由改进的反胶束法合成的超小CeO₂纳米酶（较高的Ce³⁺/Ce⁴⁺比率：1.94/1）。同时，由于硫化铋纳米棒的存在，该纳米酶在1064 nm激光照射下表现出良好的光热转换效率（36.2%），能够实现光热响应的酶活性调控功能。该纳米酶在微酸性条件下表现出双重酶模拟催化活性（类过氧化物酶和类过氧化氢酶），可以有效地调节肿瘤微环境，即同时增加氧化应激并缓解了缺氧引起的肿瘤细胞对活性氧的耐药性。此外，该纳米酶可以通过氧化还原反应有效地消耗肿瘤细胞内过表达的谷胱甘肽（GSH）。值得注意的是，该纳米酶的两种酶活性和GSH的耗竭能力在局部光热的环境下得到了很好的提升。为肿瘤微环境刺激响应下的特异性治疗提供了前提条件。

图1. PEG/Ce-Bi@DMSN酶模拟物（纳米酶）于肿瘤微环境中的响应机理及肿瘤抑制作用示意图

图2. PEG/Ce-Bi@DMSN纳米酶的合成过程、微观形貌及元素组成

图3. PEG/Ce-Bi@DMSN纳米酶的肿瘤微环境响应癌细胞生长抑制作用

通过生物体外和体内抗肿瘤实验可以证实，利用PEG/Ce-Bi@DMSN纳米酶可以实现热增强的纳米催化肿瘤疗法，具有明显的肿瘤抑制效果提升作用。总体而言，该项工作所提出的基于纳米酶材料的热增强多重酶活性概念，为肿瘤高效治疗提供了新的思路和实际应用策略。

这一成果近期发表在Advanced Materials 上，文章的第一作者是哈尔滨工程大学博士研究生董书明，哈尔滨工程大学杨飘萍教授、贺飞副教授及长春应用化学研究所林君研究员为通讯作者。

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）：

GSH‐Depleted Nanozymes with Hyperthermia‐Enhanced Dual Enzyme‐Mimic Activities for Tumor Nanocatalytic Therapy

Shuming Dong, Yushan Dong, Tao Jia, Shikai Liu, Jing Liu, Dan Yang, Fei He*, Shili Gai, Piaoping Yang*, Jun Lin*

Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202002439

林君研究员简介

林君，研究员、博士生导师。1989年毕业于吉林大学化学系，1995年在中科院长春应化所无机化学专业获博士学位。1996－2000年分别在香港、德国和美国做访问学者及博士后。1999年入选中科院百人计划，2000年4月回到中科院长春应化所工作；2002年获得国家杰出青年科学基金；入选2014-2018年汤森路透编撰全球材料领域“高被引科学家”名录，荣获2014年汤森路透中国引文桂冠奖，当选2014英国皇家化学会1%顶尖高被引作者，被推选为英国皇家化学会会士。至今已在国内外科学期刊如Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano 等发表学术论文500 余篇，截止目前这些论文共被他人引用35000余次 (H指数=103)。

自2000年回国以来一直从事无机固体发光材料、有机/无机复合发光材料及磁性、光热等纳米材料合成、组装及其性质方面的研究。采用各种软化学方法（溶胶－凝胶法、水热法、高温溶剂法、超声法等）制备了多种形态结构（粉末、薄膜及其图案化、核壳结构微球、单分散纳米晶、有机－无机复合材料）稀土发光材料，并对其发光性能进行了详细研究，重点在于通过这些方法获得形貌均匀可控、性能优异的稀土及半导体发光材料，以期在场发射显示(FED)、白光固态照明( white LED)及生物医学等领域获得应用。

https://www.x-mol.com/university/faculty/15805

杨飘萍教授简介

杨飘萍，教授，博士生导师。1995 年毕业于南开大学化学专业，获理学学士学位。2002 年毕业于吉林大学化学专业，获理学硕士学位。2005年6月毕业于吉林大学化学专业，获理学博士学位。2005年9月至2007年9月在中国科学院长春应用化学研究所作博士后研究工作，2009年10月至2010年10月在新加坡南洋理工大学作博士后研究工作。2008年破格晋升为教授，现为哈尔滨工程大学二级教授、博士生导师。2012年入选教育部“新世纪优秀人才”支持计划，2013年入选黑龙江省“龙江学者”特聘教授。现任哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院院长，超轻材料与表面技术重点实验室主任，黑龙江省“材料科学与工程”省级领军人才梯队带头人。

https://www.x-mol.com/university/faculty/31330