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杭州師范大學劉俊秋教授團隊《Adv. Sci.》：基于前藥骨架的金屬有機框架構筑酶驅動納米馬達用于增強腫瘤聯合治療

2023-05-20 來源：高分子科技

納米馬達是一種能夠將其他類型的能量轉換為機械推進力來產生自主運動的納米粒子，在生物傳感、環境修復甚至生物醫學領域顯示出巨大的應用前景。特別是在癌癥治療方面，各種驅動力的納米馬達已被開發用于自我推進和按指令遞送藥物。其中，利用酶催化將局部生物源燃料化學能轉化為機械能的酶驅動納米馬達能夠以感知生物微環境差異而備受關注，有望為傳統治療模型帶來革命性的進步。

近日，杭州師范大學劉俊秋教授/孫鴻程副教授在酶驅動納米馬達用于增強腫瘤聯合治療研究方面取得新進展，該成果以“Self-Propelled Enzymatic Nanomotors from Prodrug-Skeletal Zeolitic Imidazolate Frameworks for Boosting Multimodel Cancer Therapy Efficiency”為題發表在Advanced Science上。第一作者為2020級碩士研究生余婕妤，通訊作者為劉俊秋教授和孫鴻程副教授。

調節細胞內氧化應激是癌癥治療的主要策略之一，因為活性氧化物質（ROS）的積累或者谷胱甘肽（GSH）的消耗可以通過線粒體功能障礙或誘導鐵下垂導致細胞凋亡。該研究團隊以低毒性的順鉑前藥為骨架制備得到鉑前藥骨架的金屬有機框架納米材料（cPt ZIF）。通過封裝葡萄糖氧化酶 (GOx)、過氧化氫酶（CAT）以及光敏分子（Ce6），構建了具有pH/GSH雙重響應的酶驅動納米馬達藥物遞送系統（GC6@cPt ZIF）。與傳統納米粒子相比，設計的GC6@cPt ZIF納米馬達能夠以生物底物葡萄糖為燃料級聯催化產生的氣態O₂推動粒子運動，從而促進細胞攝取以及實現藥物在腫瘤部位的深層穿透。此外，生成的氧氣還能夠供予光敏分子Ce6增強PDT效果。酶促反應同時加劇了谷胱甘肽的消耗并敏化順鉑，增強化療效果發揮。通過整合級聯酶反應器、納米馬達、以及重塑腫瘤氧化應激微環境等先進策略，最終實現增強腫瘤饑餓、化療及光動力聯合治療的效果。