AuPt 负载的 Fe-N-C 花状纳米级联反应器：肿瘤低氧研究的创新突破

肿瘤缺氧及纳米酶单酶活性限制肿瘤治疗效果。研究人员设计 HA 修饰的 Au-Pt-Fe 三金属花状纳米材料用于肿瘤级联催化和低温光热治疗。该材料展现多种酶活性，实现底物自供应，提高治疗效果，为肿瘤治疗提供新策略。

　　

在肿瘤治疗的战场上，一直存在着诸多棘手难题。肿瘤细胞如同疯狂生长的野草，它们过度增殖和代谢，导致肿瘤微环境中氧气供应不足，出现肿瘤缺氧的状况。这一缺氧状态可不得了，它就像肿瘤的 “帮凶”，能上调肿瘤细胞中的缺氧诱导因子，诱导多种耐药蛋白表达，让肿瘤细胞的转移能力和耐药性都大大增强。与此同时，在纳米酶用于肿瘤治疗的研究中，纳米酶通常只有单一的酶活性，这使得它们在对抗缺氧肿瘤时，治疗效果大打折扣，就好比拿着一把不太锋利的剑去战斗，难以对肿瘤造成致命一击。

为了解决这些难题，来自哈尔滨医科大学附属第一医院的研究人员挺身而出，开展了一项极具创新性的研究。他们设计出一种透明质酸（HA）修饰的 Au-Pt-Fe 三金属花状纳米材料，将其应用于肿瘤级联催化，并结合低温光热治疗（m-PTT）。研究发现，这种纳米材料展现出多种酶活性，通过一系列复杂而精妙的反应，实现了肿瘤细胞内 H₂O₂和 O₂的自我供应，极大地提高了对缺氧肿瘤的治疗效果。这一研究成果发表在《Biomaterials Advances》，为肿瘤治疗领域带来了新的曙光。

研究人员在开展这项研究时，用到了几个主要关键的技术方法。首先是材料制备技术，他们以花状沸石咪唑框架（ZIF）材料为底物，利用硫酸亚铁进行高温掺杂，再通过原位还原法，在改性铁基纳米材料表面还原氯金酸和氯铂酸，从而制备出所需的纳米材料。接着是纳米材料的修饰技术，在制备好的纳米材料表面包覆透明质酸（HA），使其能够靶向 CD44 受体。此外，研究中还运用了多种细胞检测技术，用于评估纳米材料对肿瘤细胞的作用效果。

下面来详细看看研究结果：

• 纳米材料的酶活性及反应过程：AuPt 纳米颗粒具有葡萄糖氧化酶（GOx）活性，能将肿瘤细胞中的葡萄糖转化为葡萄糖酸和 H₂O₂，这一过程既切断了肿瘤细胞的能量来源，又产生了 H₂O₂。而铁单原子纳米材料具有出色的过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性。其中，CAT 活性可将部分 H₂O₂转化为 O₂，缓解肿瘤组织缺氧，还能为 AuPt 纳米颗粒的类 GOx 活性反应提供底物；POD 活性则可使部分 H₂O₂分解为有毒的?OH，破坏肿瘤细胞。通过这样的方式，实现了葡萄糖 - H₂O₂-O₂的循环反应，即肿瘤细胞内催化过程中 H₂O₂和 O₂的自我供应。
• 纳米材料的光热治疗效果：AuPt 纳米颗粒的表面等离子体共振（SPR）效应赋予了材料强大的光热转换能力。在 808nm 激光照射下，该材料不仅能通过温和的光热治疗诱导肿瘤细胞死亡，还能因温度升高增强酶活性，进一步提高治疗效果。
• 纳米材料对肿瘤细胞内相关物质的影响：该纳米复合材料还具有类谷胱甘肽氧化酶（GSHox）活性，能够消耗肿瘤细胞中的谷胱甘肽（GSH）。肿瘤细胞内过多的 GSH 原本会中和纳米材料产生的活性氧（ROS），抑制铁死亡，而纳米材料消耗 GSH 后，使得 ROS 在肿瘤细胞中逐渐积累，引发肿瘤细胞的脂质过氧化，启动细胞凋亡过程。

研究结论表明，AuPt-FeNC@HA 纳米复合材料展现出优异的 POD、CAT、GOx 和 GSHox 样活性。当这种纳米复合材料进入肿瘤细胞后，其 CAT 活性有效分解肿瘤微环境中的过量过氧化氢，产生氧气，缓解肿瘤细胞的缺氧状况；同时产生的氧气又有助于 GOx 活性氧化葡萄糖，实现肿瘤细胞内葡萄糖的高效消耗。这一系列的反应协同作用，为缺氧肿瘤的治疗提供了新的策略和方法。

从讨论部分来看，该研究具有重要意义。一方面，它拓展了多金属纳米材料在级联催化结合低温光热治疗中的应用，为肿瘤治疗领域开辟了新的研究方向；另一方面，这种纳米材料实现了肿瘤细胞内反应底物的自我供应和多种酶活性的协同作用，相比传统治疗方法，能更有效地对抗缺氧肿瘤，有望为临床肿瘤治疗带来新的突破，改善患者的治疗效果和预后情况。