另辟蹊径！用溶酶体留住芬顿反应？

奇物论

2021-12-12

近年来，Fenton化学介导的化学动力学疗法（Chemodynamic therapy，CDT）在肿瘤治疗中得到了广泛的关注，但其抗肿瘤效果受到内源性H₂O₂含量不足和金属氧化物分解为催化离子效率低下的影响。尽管在增加肿瘤区域H₂O₂的数量方面取得了巨大的进展，但CDT的抗肿瘤活性仍然有限，因为其电离程度不理想，无法释放足够数量的催化离子，以将内源性H₂O₂转化为活性氧（例如，剧毒羟基自由基·OH）。

鉴于此，新加坡国立大学陈小元、西安电子科技大学王忠良、田捷、Caiyan Zhao等人制备了一系列酸离解常数（pKa）值在5.2到6.2之间可调的纳米颗粒，以负载H₂O₂自供过氧化铜，其可用于捕获酸性溶酶体中的过氧化铜，以产生充足的催化离子，通过强大的Fenton反应将自供过氧化铜转化为·OH。成果发表在Nano Today上。

示意图

高活性·OH通过脂质过氧化有效地渗透溶酶体膜，从而以溶酶体介导的方式杀死肿瘤细胞。最重要的是，Fenton反应在溶酶体室中进行，这避免了细胞质抗氧化剂如谷胱甘肽（GSH）清除·OH。

图|细胞内•OH检测和细胞毒性测定

本文亮点如下:

•制备了一系列具有从 5.2 到 6.2 的可调酸解离常数(pKa) 值的纳米颗粒。

•具有较低 pKa 值的纳米颗粒在溶酶体中表现出更好的保留。

•具有低 pKa 值的纳米颗粒被有效地捕获在溶酶体中以分解足够数量的催化离子。

•催化离子可以通过强大的芬顿反应将自供的H₂O₂ 转化为·OH。

•高反应性·OH通过脂质过氧化引起有效的溶酶体膜透化，从而在溶酶体介导的途径中杀死肿瘤细胞。

图|纳米颗粒处理导致溶酶体膜透化

综上所述，研究人员合成了纳米过氧化铜作为pH值可激活的化学动力剂，能够在酸性条件下自供H₂O₂并产生·OH。然后，制备了一系列 pKa 值从 5.2 到 6.2 可调的纳米颗粒来装载纳米过氧化铜，以在细胞内化后具有可调溶酶体保留时间。体外实验证明，具有低pKa 值的纳米粒子可以更有效地将过氧化铜捕获在酸性溶酶体中以释放Cu²⁺，从而通过强大的芬顿反应将自供的H₂O₂转化为·OH。总体而言，这些结果表明具有低 pKa 值的纳米粒子增强的溶酶体保留为有效的化学动力学癌症治疗提供了新途径。

参考文献：

Self-sufficientcopper peroxide loaded pKa-tunable nanoparticles for lysosome-mediatedchemodynamic therapy. Nano Today 2021.

https://doi.org/10.1016/j.nantod.2021.101337