中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心坐落于安徽省合肥市风景秀丽的科学岛，2008年4月30日经中国科学院批准成立，依托中国科学院合肥物质科学研究院管理（科发人教字〔2008〕133号），其前身是2005年12月20日成立的“合肥强磁场科学技术研究中心”。中心目标：发展... 更多简介 +
稳态强磁场实验装置（Steady High Magnetic Field Facility，简称SHMFF）是国家发改委支持的“十一五”国家重大科技基础设施。SHMFF法人单位是中国科学院合肥物质科学研究院，共建单位是中国科学技术大学。各项任务以中国科学院强磁场科学中心为依托... 更多简介 +
近日，中国科学院合肥物质院强磁场中心王辉研究员与华盛顿大学Miqin Zhang教授和香港中文大学医学院附属第二医院林文楚教授合作，依托稳态强磁场实验装置（SHMFF），通过结构工程化开发了具有双重酶活性的磁铁矿纳米酶（MNZs），并证明了其在治疗肿瘤过程中的结构依赖性行为。相关成果以“Structural engineering of magnetite nanozymes for enhanced chemodynamic cancer therapy”为题发表于国际期刊《化学工程期刊》(Chemical Engineering Journal, 2024, 490, 151867)。
自铁磁性纳米颗粒的过氧化物酶样活性被发现以来，MNZs作为天然酶的替代品，在肿瘤催化治疗领域得到了广泛的研究。然而，传统的MNZs在肿瘤微环境（TME）中的催化效率往往受到限制，这主要归因于羟基自由基（·OH）的低产生率。
为了解决这一难题，研究团队通过溶剂热法开发出具有双酶功能的MNZs，并用于三阴性乳腺癌的侵袭性肿瘤催化治疗。他们制备了三种不同形状的MNZs，包括片状、椭圆形和球形，以研究几何形式对治疗效果的影响并揭示体外和体内的潜在机制。
这些新型MNZs具有双重酶功能（图1）：一是类谷胱甘肽氧化酶（GSH-OXD）功能，能够催化GSH氧化，从而减少细胞内·OH的消耗；二是类过氧化物酶（POD）功能，能够催化H2O2的分解并产生高毒性·OH。借助SHMFF的电子自旋共振谱仪（ESR）检测·OH含量，这种自级联反应打破了细胞内活性氧生成和清除之间的稳态平衡，从而有效提高了肿瘤治疗效果。
实验结果表明，新型MNZs在细胞和组织水平上均表现出形状依赖的肿瘤催化治疗功效。这一进展不仅为肿瘤催化治疗提供了新的策略，也为未来纳米材料在生物医学领域的应用开辟了新的道路。
该研究工作获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省杰出青年科学基金、中国科学院合肥大科学中心协同创新培育计划、合肥物质院院长基金拔尖培育计划、强磁场安徽省实验室方向基金等项目的资助。
论文链接: https://authors.elsevier.com/c/1j2rR4x7R2kDm4
图1. 具有双重酶活性的自级联MNZs用于肿瘤催化治疗的示意图。
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