纳米催化疗法作为一种新型肿瘤治疗策略已引发广泛关注。 通过纳米材料模拟生物酶的催化过程,将肿瘤部位过表达的H2O2原位转变为活性氧(ROS)自由基进而引发肿瘤细胞凋亡,可降低传统疗法对正常组织的毒副作用。然而,由于肿瘤微环境中H2O2浓度一般较低,而肿瘤有着多样性、复杂性和异质性,单模态纳米催化治疗效率往往较为有限。因此,迫切需要开发多模式综合治疗策略以增强抗肿瘤效果。如何有效整合多模式肿瘤疗法并深入阐明其协同机制,是肿瘤治疗领域一个十分关键而又极具挑战性的研究方向。
二维黑磷(black phosphorus, BP)纳米片是一种新兴的类石墨烯层状材料,表现出很多独特的理化性质和生物学效应,如高的表面积、生物可降解性、良好的生物相容性以及光热和光动力效应。钯(Pd)纳米片是另外一类性能独特的二维材料,具有高的比表面积,表面具有的大量配位不饱和金属原子使其表现出高效的催化活性(包括类酶催化活性)。同时,Pd片具有较好的生物相容性和光热效应,在生物医学领域有着很广的应用前景。国家纳米科学中心陈春英研究员、杨蓉研究员和蔡双飞副研究员等人合作构建了基于黑磷/钯纳米片的多功能二维纳米平台,提出了一种融合光热/光动力/化学动力模式的肿瘤治疗“三合一”多模式创新策略。
采用液相法剥离制得黑磷片,通过室温原位还原过程在黑磷片上形成二维Pd纳米结构。P原子可同时作为Pd原子的支撑位点和Pd生长的配体,同步辐射实验证实了Pd-P配位键的形成。改变Pd/P投料比,利用BP片的空间/电子效应还可有效地对Pd片尺寸进行裁剪。通过强界面Pd-P相互作用,异质结构的纳米片在肿瘤微环境中表现出增强的级联酶活性,通过类过氧化氢酶特性、类氧化酶特性催化作用产生足够的活性氧 (ROS) 作为治疗性物种,包括超氧阴离子(O2•−)和单线态氧(1O2)。Pd的加入也提高了黑磷片原有的光热特性。此外,通过氟代聚乙酰亚胺功能化和负载胞嘧啶-磷酸鸟嘌呤作为免疫佐剂,这种独特的二维异纳米平台的功能进一步扩展,显著提高了对肿瘤的治疗效果。本工作为设计多模式肿瘤治疗平台提供了新思路。
国家纳米科学中心伏钊博士和倪东齐博士为该文章的共同第一作者,陈春英研究员、杨蓉研究员和蔡双飞副研究员为共同通讯作者。上述研究工作得到了中国科学院战略性先导专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省重点研发计划、广东高水平创新研究机构等项目的支持。
原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1748013222002183
BP/Pd-FPEI-CpG纳米平台用于光热/光动力/化学动力治疗的多模式肿瘤治疗法示意图