Met behulp van de Steady-State High Magnetic Field Experimental Facility hebben onderzoekers onder leiding van prof. Wang Hui van de Hefei Institutes of Physical Science van de Chinese Academie van Wetenschappen, in samenwerking met onderzoekers van de Universiteit van Washington, een fotoresponsieve, in koolstof ingekapselde magneto-nanodonut geconstrueerd (CEMNDs) nano-enzym met dubbele katalytische activiteit voor fotothermisch verbeterde chemodynamische synergetische kankertherapie.

De resultaten zijn gepubliceerd in Advanced Healthcare Materials .

Op ijzer gebaseerde nano-enzym-gemedieerde chemodynamische therapie (CDT) heeft de afgelopen jaren veel aandacht getrokken voor katalytische tumortherapie. De beperkte opname van op ijzer gebaseerde nano-enzymen door tumorcellen en de zwakke afgifte van ijzerionen maken de behandeling van kanker echter een uitdaging.

Het is effectief om de quasi-tweedimensionale structuur van het op ijzer gebaseerde nano-enzym te creëren om de opname van tumorcellen te verbeteren. De quasi-tweedimensionale structuur van het op ijzer gebaseerde nano-enzym leidt tot een groter specifiek oppervlak, waardoor een snellere afgifte van ijzerionen en een verbeterde vorming van Fenton-reactiehydroxylradicaal (·OH) mogelijk wordt, waardoor de tumortherapie wordt geoptimaliseerd.

In deze studie introduceerden de onderzoekers op licht reagerende CEMND's die dubbele katalytische activiteiten voor CDT vertoonden.

"CEMND's kunnen zich ophopen op tumorplaatsen en tumorcellen binnendringen, waar ze fungeren als peroxidase-enzymen om H₂ om te zetten O₂ in ·OH," zegt Meng Xiangfu, eerste auteur van de studie, "induceert dit katalytische proces gerichte tumorceldood."

De koolstoflaag op CEMND's, geconstrueerd volgens de solvothermische methode, kon de stabiliteit en biocompatibiliteit van het nano-enzym verbeteren.

De tweedimensionale constructie van CEMND's verbeterde de opnamesnelheid van CEMNDS in tumorcellen, versnelde de afgifte van ijzerionen en de Fenton-reactie in de micro-omgeving van de tumor, en realiseerde het therapeutische vermogen van CDT. De glutathionoxidase-activiteit van CEMND's bevorderde de oxidatie van glutathion, beschermde de ·OH gevormd door de Fenton-reactie en versterkte het therapeutische effect van CDT.

Bovendien was de optische absorptie van CEMND's in het tweede nabij-infraroodvenster (NIR-II) in staat om lichtenergie effectief om te zetten in warmte-energie, waardoor fotothermisch verbeterde chemodynamische therapie voor kanker verder werd gerealiseerd.

De resultaten van deze studie zijn volgens de onderzoekers veelbelovend voor het bevorderen van de behandeling van kanker.

Meer informatie: Xiangfu Meng et al., In koolstof ingekapselde magnetiet-nanodoughnut als een NIR-II-responsief nanozym voor synergetische chemodynamische-fotothermische therapie, Geavanceerde gezondheidszorgmaterialen (2023). DOI:10.1002/adhm.202301926

Journaalinformatie: Geavanceerd materiaal voor de gezondheidszorg

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen