ATP作为细胞能量来源在细胞生理活动中扮演着重要的角色。与正常组织相比，癌细胞快速增殖的特点使得肿瘤组织中ATP含量远高于正常组织，为肿瘤特异性治疗提供了条件。设计ATP刺激响应型的纳米药物有望进一步降低药物毒性，实现针对肿瘤的特异性治疗。然而，ATP刺激响应型的碳点实现肿瘤组织的化学动力学治疗（CDT）还未见报道。
近期，中科院理化技术研究所葛介超研究员、汪鹏飞研究员等人利用没食子酸、三氯化铁、尿素成功构建了一种ATP刺激响应型的铁掺杂碳点（FeCDs）（图1a）。在ATP刺激下，铁离子能够从碳点中释放出来（图1b），与H2O2反应产生·OH（图1c），实现针对肿瘤的化学动力学治疗。与此同时，FeCDs的磁共振成像性能得到提高（图1d）。
进一步，研究团队将FeCDs与葡萄糖氧化酶（GOx）共组装到脂质体中（图2a），利用GOx将葡萄糖转化为H2O2，克服肿瘤部位H2O2含量低对CDT的限制，提高肿瘤治疗效果。结果表明，该脂质体能够将葡萄糖转化为H2O2进而生成·OH（图2b, c），并且在ATP刺激下，脂质体生成·OH能力提高。随后细胞杀伤实验表明该脂质体能够有效地杀伤肿瘤细胞，实现良好的体外肿瘤治疗效果（图2d）。
接着，研究团队利用ICG作为荧光示踪剂，将其组装到脂质体中，考察脂质体在小鼠体内的代谢情况。结果表明，经尾静脉给药后，该脂质体能够有效地聚集在肿瘤部位（图3a），在给药24 h后，药物在肿瘤部位聚集量最大。随着给药时间进一步延长，荧光信号逐渐降低。并且活体磁共振成像结果表明该脂质体可以用于T1-增强的磁共振成像（图3b, c）。
最后，研究团队在小鼠皮下肿瘤模型上评估了该脂质体的治疗效果（图4）。结果表明，经尾静脉多次给药后，该脂质体具有良好的肿瘤治疗效果。并且在肿瘤治疗期间小鼠体重未见明显降低，表明该脂质体具有良好的生物安全性。
该工作以“Adenosine triphosphate responsive carbon dots nanoreactors for T1-weighted magnetic resonance imaging-guided tumor chemodynamic therapy”为题，发表在Science China Materials上。山东大学博士后南福春、中科院理化技术研究所薛小矿为论文第一作者，葛介超研究员、汪鹏飞研究员为通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金等的支持。
文章信息
https://doi.org/10.1007/s40843-024-3038-8
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