Синтетическая стратегия O-Fe-N4 SAE для улучшенной каскадной каталитической 1O2-индуцированной терапии. Кредит: LIU Hongji
Исследовательская группа под руководством профессора Ван Хуэя из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук представила аксиальные модулированные атомом O нанозимы Fe-N4 для реализации эффективной реакции Рассела H2O2 с образованием синглетного кислорода (1O2) в гипоксической среде без внешнего стимула.
Исследование было опубликовано в Advanced Science.
Стратегии с повышенным 1O2 показывают многообещающие результаты в подавлении распространения злокачественных опухолей, но сталкиваются с такими проблемами, как неэффективная и инвазивная внешняя стимуляция, гипоксическая микросреда опухоли и сверхэкспрессированные окислительно-восстановительные виды. Хемодинамическая терапия типа Рассела (CDT) предлагает кислородно-независимую альтернативу для сенсибилизации генерации 1O2, уменьшая повреждение нормальных тканей.
Однако в CDT типа Рассела использовались только наноматериалы на основе Cu и Mo, поскольку другие материалы инертны. Одноатомные ферменты (SAE) с настраиваемыми электронными структурами и однородными активными центрами предлагают потенциал для разработки нанореагентов типа Рассела, но их симметричное распределение электронов часто приводит к неоптимальной каталитической производительности.
В этом исследовании исследователи разработали новый одноатомный фермент (SAE) с аксиальной структурой Fe-N4, сконструированной с использованием атома O. Расчеты теории функционала плотности показали, что добавление аксиального атома O смещает центр d-зоны сайта Fe-N4 к уровню Ферми, снижая энергию активации и повышая селективность 1O2 и эффективность производства. Пятикоординированная структура O-Fe-N4 обеспечила четкую каталитическую активность.
Примечательно, что нанозим O-Fe-N4 продемонстрировал каскадную ферментативную производительность с активностью, имитирующей глутатионоксидазу, и производительностью, индуцированной активными формами кислорода, предотвращая потерю активных форм кислорода.
Как эксперименты in vivo, так и in vitro показали, что снижение глутатионпероксидазы 4 и перекисное окисление липидов в совокупности подавляли пролиферацию клеток трижды негативного рака молочной железы.
По словам группы, нанозимы O-Fe-N4 не только устраняют неотъемлемые ограничения стратегии терапии опухолей с повышенным содержанием 1O2, но и предоставляют ценную информацию о передовой каталитической эффективности катализаторов Fe-N4.
Дополнительная информация: Хунцзи Лю и др., Аксиальные атомы O, модулированные Fe(III)-N4 сайты для улучшенной каскадной каталитической опухоли, индуцированной 1O2 Терапия, Advanced Science (2024). DOI: 10.1002/advs.202307254
Информация о журнале: Advanced Science
Предоставлено Китайской академией наук
