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J. Colloid Interface Sci.
《J. Colloid Interface Sci.》（IF = 9.4）近日发表了南京工业大学董晓臣教授、宋雪娇教授、常熟理工学院孙陈诚教授和南洋理工大学陈鹏教授的最新研究成果，文章标题为“Photothermally-enhanced ferroptotic-chemo therapy enabled by ZIF-derived multizyme”。文中设计了一种多功能铁原子纳米酶（Fe-SAzyme），不仅具备高效的近红外光热转换能力，还具备负载化疗药物阿霉素（DOX）的能力，以及模拟过氧化物酶、氧化酶和谷胱甘肽氧化酶的纳米级催化活性。在肿瘤微环境（TME）的特定条件下，Fe-SAzyme 能够触发 DOX 的释放，并激活其内在的酶活性，这一过程不仅产生细胞毒性自由基导致癌细胞铁死亡，还协同化疗药物促进癌细胞的凋亡。此外，其光热效应不仅增强了纳米催化治疗的效果，还赋予了光热治疗的可能性。通过这种精准靶向与多模式协同治疗策略，Fe-SAzyme 成功实现了对肿瘤的完全消除，且在治疗过程中未观察到明显的副作用。这一研究成果为癌症治疗领域带来了全新的思路和方法，预示着未来癌症治疗可能迈向更加高效、安全且精准的新阶段。
文章重点
传统上，单一模式的癌症治疗方法往往难以奏效，这主要是因为肿瘤组织展现出极高的可塑性和异质性，使得治疗变得复杂且充满挑战。具体而言，化疗作为一种常见的治疗手段，面临着药物难以精准靶向输送至肿瘤部位以及机体易产生耐药性的双重困境。另一方面，化学动力学治疗虽然依赖于细胞毒性活性氧（ROS）的生成来发挥效用，但其效果却极易受到肿瘤微环境（TME）中抗氧化剂，尤其是谷胱甘肽（GSH）水平升高的负面影响，从而导致治疗效果的显著降低。在此背景下，纳米酶作为一种新型的无机纳米粒子，因其兼具天然酶的催化活性以及 ROS 生成能力，同时展现出多功能性、高度的稳定性以及相对较低的成本，而逐渐成为了癌症治疗领域的研究热点。纳米酶的这些特性不仅为克服传统治疗方法的局限性提供了新的可能，也为开发更为高效、安全的癌症治疗策略开辟了全新的路径。
图1. 单原子纳米酶在光声成像监测下的高温增强铁死亡化疗。
图2. 药物注射后小鼠肿瘤部位的PA成像和PT成像。
通过光声成像技术的精确监测，作者观察到 SAzyme-DOX 复合物利用增强渗透和保留（EPR）效应，在肿瘤区域内实现了显著的积聚，并在静脉注射后的 8 小时达到了积累量的峰值，这一时间点为后续的激光治疗提供了最佳的时间窗口。在激光照射的条件下，对比了未注射 SAzyme-DOX 与注射了 SAzyme-DOX 两种情况下的肿瘤部位温度变化。结果显示，在 9 分钟的时间内，未注射组的肿瘤部位温度提升至约 40℃，而注射了 SAzyme-DOX 的肿瘤部位温度则迅速攀升至约 55℃。这一显著的光热效应不仅直接诱导了癌细胞发生凋亡，而且极大地促进了纳米催化治疗的效果，并加速了化疗药物 DOX 的释放过程。
图3. 不同组分纳米药物的疗效评估。
为了全面评估体内治疗效果，作者在保持所有处理条件一致的前提下，对不同药物分组进行了肿瘤治疗实验。实验结果显示，SAzyme-DOX 展现出了卓越的肿瘤抑制能力，其抑制率高达 97%。这一显著成效主要归因于 SAzyme-DOX 纳米颗粒能够利用 EPR 效应实现 DOX 的精准靶向递送，同时 SAzyme 的纳米催化活性与肿瘤微环境相互作用，有效触发了 DOX 的释放。通过激光照射的辅助，SAzyme-DOX 治疗实现了对肿瘤组织的完全清除，充分证明了光热纳米催化疗法在诱导细胞凋亡方面的极致效力。
与传统的单模式癌症治疗相比，SAzyme-DOX 不仅支持成像指导下的精准治疗，还实现了包括纳米催化铁死亡疗法、光热治疗和化疗在内的多种治疗模式的协同作用。这种创新的多模式治疗方法不仅疗效显著，而且由于其高度的生物相容性和精准的肿瘤靶向能力，显著降低了治疗的副作用，为癌症患者提供了更为安全、有效的治疗选择。
文章中光声成像部分的实验数据用的是 TomoWave 自主研发的 LOIS-3D 小动物全身 3D 光声成像系统。
论文信息：
Photothermally-enhanced ferroptotic-chemo therapy enabled by ZIF-derived multizyme
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.12.088
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