Een onderzoeksgroep onder leiding van prof. Wang Hui van de Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft een metaalvrij nanozym geïntroduceerd op basis van grafeen-kwantumdots (GQD's) voor zeer efficiënte tumorchemodynamische therapie (CDT). Het onderzoek is gepubliceerd in Matter.

GQD's vertegenwoordigen een veelbelovende en kosteneffectieve manier om de toxiciteitsproblemen aan te pakken die verband houden met op metaal gebaseerde nanozymen in tumor-CDT. De beperkte katalytische activiteit van GQD's heeft echter voor aanzienlijke uitdagingen gezorgd voor hun klinische toepassing, vooral onder uitdagende katalytische omstandigheden.

"De verkregen GQD's, die zijn gemaakt van rode bloedcelmembranen, zijn zeer effectief bij de behandeling van tumoren met weinig bijwerkingen", zegt Liu Hongji, lid van het onderzoeksteam. "Een van de voordelen is dat ze metaalvrij zijn. Bovendien functioneren ze als uitstekende peroxidase-achtige biokatalysatoren."

Om de katalytische prestaties van het op GQD gebaseerde nanokatalytische adjuvans te verbeteren, hebben de onderzoekers GQD's rationeel ontworpen met behulp van een diatomische dopingstrategie. Het synergetische elektroneneffect van het introduceren van stikstof en fosfor in GQD's kan zeer gelokaliseerde toestanden genereren nabij het Fermi-niveau, waardoor efficiënte enzymatische activiteit mogelijk wordt gemaakt in vergelijking met doping met enkele heteroatomen.

Er is aangetoond dat de verkregen GQD's, afgeleid van erytrocytmembranen, een indrukwekkende peroxidase-nabootsende activiteit bezitten. Als gevolg hiervan zijn de GQD's zeer effectief in het induceren van apoptose en ferroptose van kankercellen in vitro. Ze richten zich ook selectief op tumoren, met een tumorremmingspercentage van wel 77,71% voor intraveneuze injectie en 93,22% voor intratumorale injectie, zonder bijwerkingen die buiten het doel vallen.

Dit medicijnvrije, doelspecifieke en biologisch goedaardige nanozym heeft een groot potentieel als krachtige biokatalysator voor gebruik bij een veilige behandeling van kanker.

Meer informatie: Grafeen-kwantumdots als metaalvrije nanozymen voor chemodynamische therapie van kanker, Materie (2024). DOI:10.1016/j.matt.2023.12.005. www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(23)00619-7

Journaalinformatie: Kwestie

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen