國際仿生工程學會 - Nano Res.│王咸文/朱道明/吳孔林課題組銅單原子催化劑作為仿生納米酶用於自催化增強的腫瘤治療－鑽石舞台

背景介紹

銅單原子納米酶具有獨特的金屬活性中心和良好的微環境調節能力，能夠克服傳統納米酶元素成分不均一和低密度活性位點等不足。能夠在腫瘤微酸環境中發揮辣根過氧化物酶活性（POD）代謝過氧化氫產生羥基自由基，增強活性氧的生成。但是其POD活性對微環境中H2O2濃度要求較高（往往要達到50-100μM）；其次，腫瘤微環境中存在穀胱甘肽，可以消耗活性氧和H2O2，降低腫瘤殺傷效率。在腫瘤微環境中，液泡型質子泵（V-ATPase）能夠維持腫瘤細胞內部的中性環境，而質子泵抑制劑（PPI）能夠通過抑制V-ATPase使腫瘤細胞內環境中內呈酸性環境，進而對腫瘤細胞達到抑制作用。因此構建包含銅單原子和PPIs的納米酶可以協同發揮作用，實現對腫瘤的高效的殺傷。

成果簡介

本文主要通過高溫碳化法合成了銅單原子納米材料（SAZs），通過物理擠壓的方法，將PPI和SAZs與血小板膜泡合成銅單原子納米載藥系統，能夠在腫瘤部位靶向富集，並在腫瘤微環境中釋放PPIs，發揮增加腫瘤細胞內氫離子和H2O2水平，降低細胞內GSH水平，增加SAZs的POD催化能力，協同增加腫瘤殺傷效果，腫瘤抑制率可以達到90%。這種結合了通過調節腫瘤微環境增強銅單原子納米酶催化作用的新型納米載藥系統為腫瘤的治療提供了一種新的思路和解決方法。

圖文導讀

示意圖：

銅單原子納米載藥系統進入細胞後，可以在細胞內釋放PPI，抑制V-ATPase，導致細胞內H+升高，Gln降低，ATP降低，在酸性環境下SAZ發揮POD作用分解為羥基自由基，同時GSH降低，導致腫瘤微環境中H2O2升高，另外ATP降低可以導致細胞功能不足，協同殺傷腫瘤細胞。

圖A腫瘤體積隨時間變化曲線，PPS組腫瘤體積明顯縮小；圖B腫瘤重量；圖C荷瘤小鼠體積變化；圖D不同組別HE染色，TUNEL免疫熒光，Ki-67免疫熒光，·OH免疫熒光。

作者簡介

第一作者簡介：朱道明，博士，南方醫科大學南方醫院高層次人才引進副教授，碩士生導師。2021年於武漢大學獲得工學博士學位。主要從事仿生納米藥物載體以及可注射水凝膠體系的構建、及其在腫瘤治療（包括聲動力治療、放射治療、光療、化學動力治療、化療以及免疫治療等）中的應用。迄今為止共發表SCI論文40多篇，其中以一作/通訊作者在 Angewandte Chemie、Nano Toady、Biomaterials、Advanced Functional Materials、Advanced Science、Chemical Engineering Journal、Theranostics、Chemical Science等在內的材料、化學、生物醫學領域的國際知名期刊上發表30多篇高水平論文，其中IF大於10分以上的論文10多篇。論文總次數超過700餘次，H-index: 17。

通訊作者簡介：吳孔林，安徽工業大學副教授，碩士生導師。2019年博士畢業於清華大學。主要圍繞單原子、團簇和納米材料的可控制備開展研究工作，通過系統研究材料在電催化及電合成、有機催化、抗菌治療、環境治理等方面的應用，揭示催化劑結構與性能之間的構效關係。在Nano Today、Nano Energy、Nat. Commun.、Bioact. Mater.、Nano Res.、Sci. China Mater.、ACS Appl. Mater. Interfaces等學術期刊上發表70餘篇SCI收錄論文，獲授權發明專利6項，主持國家自然基金1項、省教育廳重大項目子課題1項。

通訊作者簡介：王咸文，安徽醫科大學東南學者特聘教授（三類人才），博士生導師，東南博士後合作導師。中國生物物理學會自由基生物學與自由基醫學分會青年委員，Chinese Chemical Letters，Military Medical Research及Burns & Trauma雜誌青年編委。2021年畢業於蘇州大學。主要從事納米藥物載體的構建、及其在腫瘤治療、抗菌和炎症治療中的應用。迄今為止共發表SCI論文40多篇，其中以一作/通訊作者在Chemical Society Reviews、Journal of the American Chemical Society、Nano Toady、Bioactive Materials、Materials Horizons、Chemistry of Materials、Small等在內的材料、化學、生物醫學領域的國際知名期刊上發表20多篇高水平論文，其中IF大於5分以上的論文20多篇，IF大於10分以上的論文13篇，IF大於20分以上的論文6篇。論文總次數超過2000餘次，其中ESI高被引論文8篇，H-index: 25。

課題組網頁：https://www.x-mol.com/groups/xianwenwang

招聘信息：課題組常年招聘招收東南博士後（師資博後，年薪22萬+）和科研助理，聯繫方式：xianwenwang@ahmu.edu.cn。

文章信息

D. Zhu, R. Ling, H. Chen, et al. Biomimetic copper single-atom nanozyme system for self-enhanced nanocatalytic tumor therapy. Nano Research. https://doi.org/10.1007/s12274-022-4359-6.