《Small》：骨肉瘤不可怕，化学-光热疗法协同近红外响应来帮忙

骨肉瘤(OS)是最严重的骨恶性肿瘤，在过去的40年中，无论是通过改变化疗药物的类型或剂量，还是通过改变手术方式， OS患者的存活率都没有明显改善。因此，迫切需要开发新的治疗OS的策略。化学动力学疗法(CDT)作为一种新的治疗方法，可以通过转化内源性过氧化氢(H2O2)转化成羟基自由基(·OH) 。然而， CDT的治疗效果受到低催化效率和过表达谷胱甘肽(GSH)的严重限制。
为此，来自华南理工大学的杜昶教授联合广东省人民医院骨科张余共同报道了通过使用F127作为软模板的简单溶剂热方法构建了优异的纳米催化平台，以形成中空的铁酸铜(HCF)纳米粒子，随后在表面上涂覆聚多巴胺并负载阿霉素(DOX)（图1）。 HCF@polydopamine(HCFP)释放的Fe3+和Cu2+通过氧化还原反应消耗GSH ，再通过Fenton/Fenton-like反应触发H2O2生成·OH ，从而增强CDT疗效。
相关研究成果以“NIRResponsiveDoxorubicin-LoadedHollowCopperFerrite@PolydopamineforSynergisticChemodynamic/Photothermal/Chemo-Therapy”为题于2022年12月11日发表在《Small》上。

文章图片
图1用于协同肿瘤治疗的DOX@HCFPNPs的示意图
纳米粒子的合成与表征
作者通过简单的一步溶剂热法制备了空心铁酸铜纳米粒子。在这项研究中，选择三嵌段共聚物表面活性剂F127作为软模板，以促进纳米粒子的中空和多孔结构的形成。 SEM表明所制备的纳米颗粒具有均匀的球形和中空形态， TEM进一步验证了这一点（图2A-C）。 XRD的结果进一步证明了HCF纳米颗粒具有特征性的尖晶石结构(图2G) ，这与所选区域电子衍射图的结果一致(图2F) 。采用N2吸附/解吸等温线测量了HCFNPs的介孔尺寸和比表面积，以评估其载药潜力。如图2H所示，曲线呈IV级等温线和H2级磁滞回线，表明制备的HCFNPs具有典型的中空介孔结构。此外，计算得到HCFNPs的比表面积为33.013m2g?1 ，孔径分布曲线(图2I)显示其平均孔径≈3.5nm 。 HCFNPs较大的表面积和介孔结构使其具有较高的负载能力。以上表征证明成功合成了具有载药潜力的中空介孔
CuFe2O4
纳米颗粒。

文章图片
图2合成纳米粒子的表征
HCFPNPs的体外光热性能研究
在研究体外光热效应之前，作者首先用紫外-可见-近红外光谱仪检测了HCFP纳米粒子的吸收光谱， HCFP纳米粒子在近红外窗口(808nm)具有理想的吸收，表明改性PDA壳对近红外吸收有增强作用（图3A）。之后使用红外热像仪检测HCFP纳米颗粒的光热特性，近红外辐射后温度变化的红外热像如图3C所示。通过对其稳定性进行循环测定表明， HCFP纳米粒子具有优异的光热稳定性，并且可能具有循环抗肿瘤的潜力（图3E）。此外， HCFP纳米颗粒在808纳米处的光热转换效率(η)经计算为35.25% ，远高于传统金纳米棒的21%（图3F）。因此， HCFP纳米粒子具有作为癌症PTT的光热治疗剂的巨大潜力。

文章图片
图3HCFPNPs的体外光热性质
羟基自由基(·OH)的催化生产和谷胱甘肽的消耗
接着，为了评价HCFP纳米粒子的催化效果，分别通过电子自旋共振(ESR)检测、TMB显色和亚甲基蓝漂白实验来研究其产生
·OH
的能力。当pH值从7.4降低到6.5时， ESR强度显著增强，表明弱酸性环境加速了·OH的产生。进一步研究了升温对HCFP纳米粒子芬顿反应效率的协同效应。表明高温确实能促进HCFP纳米粒子催化产生·OH 。此外， TMB的显色反应说明HCFP纳米粒子的催化能力是浓度依赖性的， HCFP纳米粒具有产生