表面工程调控的铁茂纳米酶在光热协同作用及高温增强的肿瘤催化治疗中的应用

《Journal of Colloid and Interface Science》：Surface engineering-mediated ferrocene nanozyme for synergistic photothermal and hyperthermia-enhanced tumor catalytic therapy

通过聚多巴胺修饰亚铁氰化物纳米酶（FcP NPs@PDA），构建协同光热与超热增强的肿瘤催化疗法。该修饰显著提升纳米酶的生物相容性、光热转换效率及过氧化物酶模拟活性，促进活性氧（ROS）生成，有效抑制肿瘤生长。

　　纳米酶驱动的催化治疗作为一种针对癌细胞生长的高效方法，近年来展现出巨大的应用潜力。然而，纳米酶的治疗效果往往受到其催化效率不足的限制，这种局限性在肿瘤治疗的转化应用中尤为明显。此外，纳米酶的生物相容性也是影响其临床转化的关键因素，但在实际研究中却常常被忽视。为了解决这些问题，研究团队开发了一种多功能纳米酶——FcP NPs@PDA，该纳米酶通过在铁中心纳米颗粒（FcP NPs）表面修饰仿生聚多巴胺（PDA），实现了光热与超热增强的协同催化治疗。这项研究不仅揭示了PDA修饰对纳米酶性能的提升作用，还为纳米酶在肿瘤治疗中的进一步应用提供了新的思路。

纳米酶作为一类人工酶，具有低成本合成、高催化稳定性以及易于制备和功能化等优点。这些特性使其在生物医学领域广泛应用，特别是在癌症治疗方面。纳米酶通过模拟生物酶的结构和功能，能够在肿瘤微环境中利用其酸性条件催化分解体内存在的过氧化氢（H?O?），从而产生大量具有细胞毒性的活性氧（ROS）。ROS包括羟基自由基（•OH）、超氧自由基（•O??）和单线态氧（1O?），这些物质能够直接作用于肿瘤细胞，有效破坏其结构。然而，纳米酶在体内的治疗效果常常受到其不稳定性和催化性能不足的限制。因此，开发具有优异催化性能和良好生物相容性的多功能纳米酶成为提升肿瘤治疗效果的重要方向。

在纳米酶的研究中，表面工程策略被认为是提升其催化性能的有效手段。这些策略通常涉及多种因素，如配体诱导的空间约束、基底界面的溶剂排斥力，以及配体-金属配位球内的氧化还原耦合。研究表明，通过表面修饰可以显著提升纳米酶的催化活性，例如，使用聚苯乙烯磺酸（PSS）等配体修饰的钌纳米酶，其催化活性可达到天然过氧化物酶（HRP）的两倍。此外，PDA涂层因其优异的生物相容性和可降解性，成为一种广泛应用于纳米医学的表面修饰材料。PDA不仅能够轻松地附着在各种材料表面，还具有出色的光热转换效率，特别是在近红外（NIR）光照射下，使其在癌症治疗中具有广泛应用前景。

在本研究中，PDA被用作一种多功能修饰材料，用于提升铁中心纳米酶的性能。通过PDA的修饰，纳米酶的生物相容性得到显著改善，同时其光热性能也大幅提升。更重要的是，PDA涂层能够增强纳米酶的类过氧化物酶活性，使其更适合用于体内的协同催化治疗。研究团队还开发了一种基于斑马鱼胚胎模型的评估平台，用于系统评估FcP NPs@PDA纳米酶的生物相容性和安全性。实验结果表明，该纳米酶具有良好的生物相容性和生物安全性，为其在体内的应用提供了坚实的基础。

此外，研究团队通过表面工程策略，实现了三个关键目标：首先，通过PDA中的儿茶酚基团与铁中心纳米颗粒中的Fe2?之间的螯合作用，构建了Fe3?/Fe2?的协调活性中心，从而加速类芬顿反应；其次，利用PDA的优异近红外吸收能力，提升了其光热转换效率，进一步增强了纳米酶的催化活性；最后，通过PDA的亲水性和可降解性，显著改善了纳米酶的生物相容性。这些改进使得FcP NPs@PDA纳米酶在体内能够实现显著的肿瘤抑制效果，特别是在808 nm激光照射下。

通过这项研究，团队不仅验证了PDA修饰在提升纳米酶性能方面的有效性，还为纳米酶在肿瘤治疗中的应用提供了新的方向。PDA修饰不仅提升了纳米酶的生物相容性和光热性能，还通过增强其催化活性，实现了更高效的治疗效果。这种多功能纳米酶的设计理念为未来纳米酶的开发提供了重要的参考价值，也为癌症治疗的精准化和高效化带来了新的希望。