一锅合成Cu2+多功能碳基纳米颗粒、增强CDT
化学动力疗法（CDT）作为一种癌症治疗方法，因其具有高选择性和内源性刺激激活的优势，可以实现肿瘤的原位治疗。CDT与光动力疗法和光热疗法相比，在治疗过程中不需要光等外部能量输入，可以有效克服光穿透组织的局限性，适合深部肿瘤的治疗。在治疗过程中，活性氧（ROS）的产生水平在评价治疗效果中起着重要作用。然而，肿瘤细胞中高水平的谷胱甘肽（GSH）消耗CDT中产生的ROS，直接降低了治疗效率。
近日，山东师范大学唐波教授（点击查看介绍）、张卫教授（点击查看介绍）报道了一种Cu2+掺杂的碳基纳米颗粒（Cu-cys CBNPs），其通过氧化还原反应消耗GSH，同时在细胞内产生•OH，协同提高细胞内ROS的水平显著增强了CDT疗效。
图1. 功能纳米材料Cu-cys CBNPs消耗GSH并产生•OH协同促进CDT诱导的细胞凋亡示意图。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.
Cu-cys CBNPs作为CDT试剂可以协同提高细胞内ROS的水平。一方面，Cu-cys CBNPs进入细胞后，分散在CBNPs上的Cu2+可以通过消耗细胞内抗氧化剂GSH生成 Cu+，降低细胞中GSH的量。另一方面，还原产生的Cu+可以和H2O2反应发生Fenton-like反应，产生有毒性的•OH，两者协同提高细胞内ROS的水平。
图2. (a)不同样品中GSH水平。(b)不同浓度的Cu-cys CBNPs处理后 GSH水平。(C) Cu-cys CBNPs与GSH反应后的Cu-cys XPS光谱。(d)不同GSH浓度的Cu-cys CBNPs的荧光光谱。(e) Cu-cys CBNPs对MB的降解。(f) Cu-cys CBNPs与GSH、H2O2反应后的Cu 2p XPS谱。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.
此外，通过rdTOP-ABPP实验发现，Cu-cys CBNPs不仅能降低细胞内GSH水平，还可以影响细胞中某些蛋白巯基的活性，从而干扰细胞内氧化还原平衡，通过协同CDT诱导细胞凋亡。小鼠实验进一步说明Cu-cys CBNPs能有效抑制肿瘤生长，且对正常器官无明显副作用。
图3. (a) rdTOP-ABPP方法研究Cu-cys CBNPs对SMMC-7721细胞中蛋白巯基的影响。(b)比较Cu-cys CBNPs对SMMC-7721细胞蛋白巯基的影响。(c) rdTOP-ABPP方法鉴定的蛋白质维恩图。(d) GO (Gene Ontology)功能分析图。(e) SMMC-7721细胞与Cys CBNPs和Cu-cys CBNPs孵育后的细胞活力。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.
更有趣的是，作者通过在合成过程中掺杂靶向分子叶酸和吗啉，合成了FA-Cu-cys CBNPs和M-Cu -cys-CBNPs多功能纳米材料，分别实现了对癌细胞和溶酶体的靶向。
本研究不仅提供了一种潜在的CDT试剂，而且为一锅法合成多功能纳米材料提供了新的策略和思路。
这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上，文章的第一作者是山东师范大学博士研究生路君，通讯作者为唐波教授和张卫教授。
