二维钙钛矿PrNb?O?在多功能电子和光电器件中的应用

《Journal of Colloid and Interface Science》：Two-dimensional perovskite PrNb 2O 7 for multifunctional electronic and optoelectronic devices

手性纳米系统通过多酶样及NO生成能力重塑肿瘤免疫抑制微环境，D型Cu CDs因CD47受体高亲和力促进内吞，协同ROS/NO生成诱导肿瘤细胞凋亡及巨噬细胞极化，增强免疫治疗效果。

　　

李书兰|段梦蝶|程国东|侯华英|徐楚|刘毅

摘要

复杂的肿瘤微环境（TME）会转变为一个支持肿瘤生长的环境，它保护肿瘤细胞的同时为抗肿瘤治疗设置障碍。本文设计了一种手性纳米系统（L/D-Cu CDs），该系统具有多酶样活性和生成一氧化氮（NO）的能力，旨在通过手性依赖性与生物系统的相互作用，有效重塑肿瘤的免疫抑制微环境，并实现气体/化学动力学增强的免疫疗法。DCu CDs 对肿瘤细胞表面的CD47受体的结合亲和力比 L- 和 DL-Cu CDs 更强，这促进了它们通过网格蛋白介导的内吞作用进入细胞内部。此外，DCu CDs 还能作为稳态调节剂，生成活性物质 O₂ 和 NO，破坏氧化还原平衡和铜的稳态，同时缓解 TME 的缺氧状态，从而激活肿瘤细胞的凋亡和铜死亡（cuproptosis），并有效诱导巨噬细胞从抗炎型 M2 表型极化为促炎型 M1 表型，进而引发免疫反应。体外和体内实验结果证实了 DCu CDs 的免疫刺激作用和肿瘤抑制能力，验证了它们重塑肿瘤免疫抑制微环境及实现气体/化学动力学增强免疫疗法的能力。这项工作不仅阐明了手性 Cu CDs 介导的肿瘤免疫抑制微环境重塑机制，还为手性纳米材料在抗肿瘤治疗中的应用提供了新的视角。

引言

免疫疗法因能够特异性地靶向和消除肿瘤细胞而引起了人们对癌症治疗的极大兴趣 [1,2]。然而，肿瘤细胞独特的代谢特性导致了免疫抑制性肿瘤微环境（TME）的形成，显著降低了免疫疗法的效果。例如，TME 中的缺氧、炎症、酸性等特征会直接损害细胞毒性 T 淋巴细胞并激活免疫抑制细胞，从而降低免疫效果 [3,4]。此外，TME 中存在的免疫相关炎症因子、细胞因子等成分还会促进恶性肿瘤的发生、发展和转移 [5,6]。因此，逆转免疫抑制性 TME 对实现有效的癌症免疫疗法至关重要。

气体疗法作为一种环保的治疗方法，通过引入具有特殊生理活性的气体来调节肿瘤进展 [7]。一氧化氮（NO）作为一种内源性气体信号分子，在高浓度下可以抑制细胞呼吸和 DNA 修复，并促进细胞凋亡，因此被应用于肿瘤治疗 [8,9]。NO 还在调节血管生成和维持血管功能方面起着关键作用。研究发现，它可以通过使肿瘤血管正常化来缓解缺氧和酸性，从而逆转 TME 的免疫抑制 [10], [11], [12]。然而，NO 的半衰期较短，极大地限制了其治疗效果。值得注意的是，活性氧（ROS）作为生理功能的关键调节因子，已被广泛用于通过破坏氧化还原稳态来抑制肿瘤生长 [13,14]。最近的研究表明，纳米材料能够有效调节氧化还原稳态，为增强 ROS 介导的疗法提供了有前景的平台 [15,16]。重要的是，ROS 可以与 NO 反应生成活性氮物种（RNS），后者具有毫秒级的半衰期，并具有更强的硝化作用和氧化还原稳态破坏能力 [17,18]。此外，RNS 被报道能够将肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）从促肿瘤的 M2 型极化为具有杀伤肿瘤能力的 M1 型，从而逆转免疫抑制性微环境 [19]。因此，结合使用 ROS 和 NO 以克服免疫抑制并激活有效的抗肿瘤疗法是非常有吸引力的。

值得注意的是，手性纳米材料与手性生物分子之间的立体选择性识别可以直接影响生理过程，如细胞黏附和细胞摄取。因此，不同的手性纳米材料在生物活性和药理学上往往存在显著差异。本文开发了一种能够生成 NO 和 ROS 的手性纳米系统（L/D-Cu CDs），以逆转肿瘤的免疫抑制微环境并增强免疫疗法（图 1）。制备的手性 L/D-Cu CDs 具有多酶模拟活性，能够实现手性依赖性的 ROS 生成和 NO 释放，不仅诱导细胞凋亡和铜死亡，还能使 TAMs 极化为 M1 型，从而逆转免疫抑制性 TME。重要的是，由于手性纳米系统的立体选择性识别，DCu CDs 由于其对细胞膜表面特定蛋白受体 CD47 的更高亲和力，表现出更高效的细胞摄取和生物效应，从而触发更强的抗肿瘤免疫效果，并实现气体/化学动力学增强的免疫疗法。这项手性纳米工作为手性纳米材料在抗肿瘤治疗中的应用提供了新的视角，克服了肿瘤免疫抑制微环境对治疗的限制。

材料

DL-/L-/D-精氨酸（DL?/L-/D-Arg，纯度 98%）购自 Macklin（中国上海）。氯化铜（II）二水合物（CuCl₂·2H₂O，纯度 99%）购自上海新华制药试剂有限公司。谷胱甘肽（GSH，纯度 98%）、5,5-二甲基-1-吡咯啉 N-氧化物（DMPO）和 5,5'-二硫代（2-硝基苯甲酸）（DTNB，纯度 99%）购自上海阿拉丁试剂有限公司。钙黄素乙酰氧甲基酯（Calcein-AM）、碘化丙啶（PI）和 2,7-二氯荧光素二乙酸酯（DCFH-DA）也来自同家公司。

合成与表征

手性掺铜碳点（DL?/L-/D-Cu CDs）是通过后修饰方法合成的。首先，使用手性前体 DL-、L- 或 D-精氨酸（Arg）通过常规的水热法合成手性碳点（CDs）[20]。随后，掺入铜离子以合成手性 Cu CDs。透射电子显微镜（TEM）图像显示，DL-、L- 和 DCu CDs 均为单分散球体，尺寸约为 2.8 nm。随着铜的掺入，

结论

总体而言，本研究合成了手性 Cu CDs，以探讨其对手性依赖性的肿瘤免疫抑制微环境重塑作用以及气体/化学动力学增强免疫疗法的效果。与 L- 和 DL-Cu CDs 相比，DCu CDs 对肿瘤细胞表面的 CD47 受体和网格蛋白的结合亲和力更强，使得它们在肿瘤细胞中的富集程度更高。在内吞过程中，DCu CDs 表现出类似 POD、CAT、GPx 的活性以及生成 NO 的能力

CRediT 作者贡献声明

李书兰：撰写 – 审稿与编辑、监督、资源管理、项目统筹、方法设计、资金获取、概念构思。段梦蝶：可视化处理、验证、软件开发、方法设计、实验研究、数据分析、概念构思。程国东：软件开发、方法设计、实验研究。侯华英：软件开发、方法设计、数据分析、概念构思。徐楚：软件开发、方法设计、概念构思。刘毅：撰写 – 审稿与编辑、监督。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了中国国家自然科学基金（项目编号：22203061、U23A2089）、天津市科技计划（项目编号：24JRRCRC00040）和河北省自然科学基金（项目编号：B2024110033）的支持。