本技术属于癌症治疗技术领域,详细描述了一种具有双重响应特性的双金属纳米催化剂的制备方法及其在癌症治疗中的应用。该方法包括两个主要步骤:首先制备CuFeMOF纳米粒子,然后制备CuFeMOF@GOx纳米复合材料。该催化剂因其独特的结构和性能,在癌症治疗中展现出潜在的应用价值。
背景技术
化学动力疗法(CDT)是一种新型的基于活性氧(ROS)的肿瘤治疗模式,通过金属离子将肿瘤过度表达的H2
O2
转化为高活性的·OH。CDT因避免了其他基于ROS的疗法对氧气和外部刺激(声、光、电)的需求,故具有优越的应用前景。
Fe基材料虽然是当前实现CDT的最主要催化剂,但是Fe3+
向Fe2+
转化低效是影响其催化效率的限速步。以前的研究表明,引入外源还原剂(如单宁酸)可以加快催化剂内Fe3+
/Fe2+
的转化过程,从而增加·OH的产生。然而,由于单宁酸具有还原性,因此在促进Fe3+
/Fe2+
转化的同时,不可避免地要中和部分·OH。因此,当前的研究重点在于开发一种策略,旨在提升Fe2+
的生成效率,同时不增加ROS的消耗量。从热动力学角度来看,氧化还原电位低于铁离子对(E0(Fe3+
/Fe2+
)=0.77V)的金属,如Zn、Cu、Co和Cr,可以将Fe3+
转化为Fe2+
。Cu的氧化还原电位(E0(Cu2+
/Cu+
)=0.17V)远低于Fe,也具有显著的生物功能和类似芬顿的催化特性,使其与Fe一起成为触发抗肿瘤CDT的重要金属。此外,在众多无机纳米催化剂中,金属有机框架材料具有不可替代的优势,比如表面积大、酸响应释放性能好、载药效率高等。因此,双金属基金属有机框架材料将是一种很有前途的高效芬顿催化剂,可实现金属离子的“自循环”效应。
谷胱甘肽(GSH)的上调在增强细胞对基于ROS疗法的抵抗力方面发挥着关键作用。因此,研究人员设计了各种方法以抑制参与GSH合成的各种蛋白功能。然而,由于GSH的合成受多种途径的调控,抑制单一蛋白质的策略的疗效往往有限。鉴于GSH的还原特性,外源氧化剂有可能直接抵消GSH。在非还原条件下,金属离子表现出具有氧化特性的高价态,使它们成为直接消除GSH的有利候补。同时,在此过程中,具有催化惰性的高价金属离子被还原成催化效率高的低价金属离子,进而引发催化反应,在消除GSH和生成活性金属离子之间形成“良性循环”。
H2
O2
作为芬顿催化的主要原料,在肿瘤组织的含量十分有限(20-100μM),导致难以触发有效的催化反应。
综上,基于催化剂效率低、肿瘤组织H2
O2
含量不足以及GSH过表达导致CDT疗效差的致命弱点,目前构建全面提高CDT功效的纳米催化系统迫在眉睫。
实现思路