Ferroptosis therapy (FT) based on the Fenton reaction of ferrous nanoparticles has been becoming a unique strategy for cancer treatment; however, current ferrous nanoparticles suffer from slower Fenton reaction kinetics, lower ferroptosis efficacy, and long-term toxicity, so it is urgent to construct biocompatible ferrous nanomaterials with highly efficient Fenton reaction activity for cancer FT. Inspired by single-atom catalysis and size-determined tumor penetration, we conceived an innovative strategy for constructing ultrasmall zwitterionic polypeptide-coordinated nanohybrids of PCGA@FeNP with about 6 nm by utilizing thiol/hydroxyl-iron cooperative coordination chemistry. The ultrasmall size, unsaturated ferrous coordination, and intracellular acidic pH could accelerate the Fenton reaction, thus boosting the efficacy of ferroptosis. Moreover, those coordinated nanohybrids exhibited prominent photothermia with 59.5% conversion efficiency, further accelerating the Fenton reaction and inducing a synergistic effect between FT and photothermal therapy (PTT). In vitro and in vivo GPX-4 expression ascertained that PCGA@FeNP indeed induced effective FT and synergistic FT-PTT. Remarkably, in vivo FT-PTT completely ablated 4T1 solid tumors by one treatment, presenting outstanding and synergistic antitumor efficacy via the photothermia-boosted ferroptosis and apoptosis pathways. This work supplies a practicable strategy to fabricate ultrasmall zwitterionic coordination nanohybrids for highly efficient cancer FT and FT-PTT theranostics with potential clinical transitions.

中文翻译：

---

用于高效癌症光热铁疗法的超小型两性离子多肽配位纳米杂化物

基于亚铁纳米粒子的芬顿反应的铁死亡疗法（FT）已成为癌症治疗的独特策略；然而，目前的亚铁纳米粒子具有较慢的芬顿反应动力学、较低的铁死亡功效和长期毒性，因此迫切需要构建具有高效芬顿反应活性的生物相容性亚铁纳米材料用于癌症FT。受单原子催化和尺寸确定的肿瘤穿透的启发，我们构思了一种创新策略，利用硫醇/羟基铁协同配位化学构建约 6 nm 的 PCGA@FeNP 超小型两性离子多肽配位纳米杂化物。超小尺寸、不饱和亚铁配位和细胞内酸性pH可以加速芬顿反应，从而提高铁死亡的疗效。而且，这些协调的纳米杂化物表现出显着的光热作用，转换效率为 59.5%，进一步加速了 Fenton 反应，并在 FT 和光热疗法 (PTT) 之间产生了协同效应。体外和体内 GPX-4 表达确定 PCGA@FeNP 确实诱导了有效的 FT 和协同 FT-PTT。值得注意的是，体内 FT-PTT 通过一种治疗完全消融了 4T1 实体瘤，通过光热促进的铁死亡和细胞凋亡途径表现出出色的协同抗肿瘤功效。这项工作提供了一种可行的策略来制造超小型两性离子配位纳米杂化物，用于具有潜在临床转变的高效癌症 FT 和 FT-PTT 治疗学。进一步加速 Fenton 反应并诱导 FT 和光热疗法 (PTT) 之间的协同效应。体外和体内 GPX-4 表达确定 PCGA@FeNP 确实诱导了有效的 FT 和协同 FT-PTT。值得注意的是，体内 FT-PTT 通过一种治疗完全消融了 4T1 实体瘤，通过光热促进的铁死亡和细胞凋亡途径表现出出色的协同抗肿瘤功效。这项工作提供了一种可行的策略来制造超小型两性离子配位纳米杂化物，用于具有潜在临床转变的高效癌症 FT 和 FT-PTT 治疗学。进一步加速 Fenton 反应并诱导 FT 和光热疗法 (PTT) 之间的协同效应。体外和体内 GPX-4 表达确定 PCGA@FeNP 确实诱导了有效的 FT 和协同 FT-PTT。值得注意的是，体内 FT-PTT 通过一种治疗完全消融了 4T1 实体瘤，通过光热促进的铁死亡和细胞凋亡途径表现出出色的协同抗肿瘤功效。这项工作提供了一种可行的策略来制造超小型两性离子配位纳米杂化物，用于具有潜在临床转变的高效癌症 FT 和 FT-PTT 治疗学。体内 FT-PTT 通过一种治疗完全消融 4T1 实体瘤，通过光热促进的铁死亡和细胞凋亡途径表现出出色的协同抗肿瘤功效。这项工作提供了一种可行的策略来制造超小型两性离子配位纳米杂化物，用于具有潜在临床转变的高效癌症 FT 和 FT-PTT 治疗学。体内 FT-PTT 通过一种治疗完全消融 4T1 实体瘤，通过光热促进的铁死亡和细胞凋亡途径表现出出色的协同抗肿瘤功效。这项工作提供了一种可行的策略来制造超小型两性离子配位纳米杂化物，用于具有潜在临床转变的高效癌症 FT 和 FT-PTT 治疗学。