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受肿瘤微环境（TME）中H2O2和O2等催化底物不足的限制，纳米酶催化在癌症治疗中的发展应用仍面临巨大挑战。
2024年10月14日，首都医科大学郝荣章、庞元凤和陈汉清共同通讯在Small 在线发表题为“‘All-in-One’MnO2@PtAuRu Nanoreactor for Self-Replenishing and Cascade Catalytic Therapy of Cancer”的研究论文。该研究构建了一体化MnO2@PtAuRu纳米反应器，用于肿瘤的自推进和级联催化治疗。使用中空MnO2（≈150nm）作为核心载体和锚定在MnO2表面的超小PtAuRu纳米团簇（≈2nm）构建MnO2@PtAuRu。
PtAuRu纳米簇的葡萄糖氧化酶（GOD）/过氧化氢酶（CAT）/过氧化物酶（POD）模拟多酶活性，级联纳米催化反应可以自我补充，持续产生•OH，实现高效化学动力学治疗（CDT）。此外，MnO2载体可以在循环过程中保护超小的PtAuRu纳米团簇，肿瘤中过量表达的谷胱甘肽（GSH）也可以被MnO2降解，协同CDT发挥作用。MnO2@PtAuRu表现出明显的光热特性，进一步增强了级联催化能力和协同治疗效果。因此，这种一体化纳米酶为设计自我补充和自我级联催化的癌症治疗提供了一种有效策略。
近年来，恶性肿瘤因其预后不良、高死亡率成为人类健康的主要威胁。目前，恶性肿瘤的主要治疗方法是手术、放疗和化疗，但存在抗肿瘤作用有限和药物副作用严重等明显的缺点。纳米酶是一种具有天然酶活性的纳米材料。与天然酶相比，具有易于制备、价格低廉且稳定性更高的优势。自2007年Yan小组报道了基于Fe3O4纳米颗粒的过氧化物酶（POD）模拟活性以来，出现了各种纳米酶用于肿瘤微环境（TME）诱导的癌症催化治疗。通常，纳米酶催化治疗主要依靠POD-模拟活性，将H2O2转化为·OH诱导肿瘤细胞凋亡，称为化学动力学治疗（CDT）。然而，TME有限的H2O2水平（<100μM）会削弱持续的治疗效果。TME中高水平的抗氧化剂（如谷胱甘肽（GSH））也可以快速消耗•OH并抑制活性氧（ROS）的持续产生，进一步削弱CDT的治疗效果。具有多种酶活性的纳米酶引起了研究人员的广泛关注，通过结合两种或多种具有POD（将H2O2转化为OH）、CAT（将H2O2分解为O2）、GOD（将葡萄糖转化为葡萄糖酸和H2O2）和氧化酶（OXD，将O2转化为O2•−）模拟活性的纳米酶，可以得到级联催化系统，诱导级联催化以改善CDT效果。然而，由于多种模拟酶活性的相互影响，合理设计具有协同催化活性的多酶纳米酶仍是一项复杂而难以完成的工作。近期研究报道了几种用于癌症治疗的级联纳米催化系统，虽然增强了级联催化治疗的效果，但很少能够形成用于肿瘤级联催化反应的完整自我补充链。多功能纳米酶设计的另一个关键点是纳米复合材料的尺寸。研究表明肾小球滤过极限约为5.5nm，因此大尺寸的纳米酶不能被肾脏循环清除，需考虑在体内长期积累的安全性。另一方面，小于10nm的纳米酶在到达肿瘤之前容易被过早清除。因此，开发具有TME响应可转化尺寸的纳米酶对于进一步提高治疗效果尤为重要。图1 MnO2@PtAuRu纳米反应器制备和级联催化/温和光热协同肿瘤疗法示意图（摘自Small ）该研究设计了一种“一体化”MnO2@PtAuRu纳米反应器，用于自供和可持续级联催化肿瘤治疗。该纳米反应器具有三个特征功能。首先，设计了PtAuRu小尺寸纳米酶（≈2nm）以实现级联催化活性。PtAuRu可以同时获得GOD/CAT/POD模拟活性。因此，TME中的葡萄糖可以转化为H2O2（GOD模拟活性），随后H2O2可转化为•OH（POD模拟活性）以诱导癌细胞凋亡。常规GOD模拟纳米酶催化系统中，缺氧微环境可以抑制GOD活性，而PtAuRu则可以将H2O2转换为O2（CAT模拟活性）来增强有氧GOD模拟催化，连续生成H2O2。因此，PtAuR纳米酶可以实现自循环级联催化反应，在TME中持续产生•OH。随后，空心MnO2（HMnO2）用于负载PtAuRu纳米团簇。由于HMnO2的酸性TME响应降解能力，HMnO2是一个尺寸可变的纳米反应器，以保护循环中的小尺寸PtAuRu并在肿瘤部位释放。此外，MnO2可以消耗肿瘤中的高水平GSH，进一步增强ROS的级联催化反应。第三，作者发现MnO2@PtAuRu具有良好的光热转换能力。通过使用808nm辐照，可以提高纳米酶的级联催化能力。此外，808nm照射下，MnO2@PtAuRu也可以抑制肿瘤中HSPs的高表达，使得肿瘤对轻度光热疗法（≤45°C）热敏感。为增强肿瘤靶向能力，使用透明质酸（HA）包被MnO2@PtAuRu。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202405321?saml_referrer![]()
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