科研人员提出纳米催化医学肿瘤治疗新策略

上海，科学网(记者黄欣)——随着纳米科学和生物技术的发展，科学家们已经认识到肿瘤细胞的生态微环境与正常细胞有很大的不同，肿瘤微环境已逐渐成为肿瘤选择性治疗的研究热点。中科院上海硅酸盐研究所的史建林研究员和陈郁研究员领导的研究团队提出了“纳米催化药物”这一新的肿瘤治疗策略，利用多样化、高选择性和高特异性的催化反应，在肿瘤区域微环境的刺激下，实现安全无毒药物向有毒物质的原位转化，从而达到选择性杀伤肿瘤细胞而不对正常组织造成毒副作用的目的。相关的研究结果最近发表在《自然-通讯》杂志上，标题为“纳米催化剂递送的肿瘤选择性分解代谢纳米药物”。

癌症作为人类健康的杀手，其发病率和死亡率一直很高。战胜癌症一直是一个亟待解决的难题。化疗是目前癌症治疗策略中最常用的方法之一，但常规癌症化疗中使用的高毒化疗药物对全身都有疗效，产生强烈的毒副作用，而对病灶的疗效却大大降低。事实上，毒副作用和多周期化疗给癌症患者带来更多的痛苦，甚至成为癌症化疗患者死亡的主要原因。因此，开发对肿瘤具有高毒性、高选择性以及对正常组织和器官安全无毒的治疗策略尤为重要。

在这项工作中，研究团队合成了一种树枝状介孔二氧化硅纳米粒子作为药物传递系统的载体，依次负载了超小的四氧化三铁纳米粒子和葡萄糖氧化酶，构建了一种新型的链催化纳米催化剂。纳米催化剂中的葡萄糖氧化酶是一种高活性的有机酶，四氧化三铁纳米粒子是一种高效、高稳定性的芬顿反应催化剂。

史建林告诉记者，该催化剂利用肿瘤细胞中旺盛的葡萄糖原料和微酸性的代谢环境，以链式方式进行高效的生物酶催化反应和化学芬顿催化反应。在生物酶催化反应的第一步，葡萄糖氧化酶选择性催化肿瘤中的d-葡萄糖生成过氧化氢和葡萄糖内酯。过氧化氢被用作下一个化学芬顿催化反应的反应物，并在酸性条件下被四氧化三铁催化生成高毒性活性氧物种-羟基*基。高毒性羟基*基能诱导肿瘤细胞凋亡，杀死肿瘤细胞而不损伤正常组织和器官。体内动物实验结果表明，该纳米催化剂在一个月内对健康小鼠无副作用，表明该纳米催化剂具有良好的体内生物安全性。对荷瘤小鼠的体内治疗毒性研究发现，其对4T1乳腺癌肿瘤和U87胶质瘤肿瘤的抑制率分别达到64.67%和57.24%，表明该纳米催化剂具有较好的肿瘤杀伤和抑制能力。本工作实现了安全无毒的纳米医用催化剂能够在肿瘤微环境的刺激下原位产生有毒物质杀死肿瘤，从而为未来精确的肿瘤治疗提供了一种全新的纳米催化医学策略。

据悉，这项研究工作得到了国家重点研发计划“青年科学家”项目(nano项目)、国家自然科学基金、中国化工学会青年人才提升项目和中国科学院青年创新促进会的资助和支持。