MnO2-coated nanodiamond-driven photodynamic therapy for enhanced antitumor effect by addressing hypoxia and glutathione depletion
崔继成，张冬梅*，乔慧，闫泽宇，张文霞，李英奇*
Keywords: Nanodiamond; Photodynamic; Chlorin e6; MnO2; Tumor suppression
DOI: 10.1016/j.partic.2024.05.016
上述成果发表于PARTICUOLOGY （Volume 92），欢迎感兴趣的读者扫描下方二维码或者点击文末“阅读原文”进入ScienceDirect官网阅读、下载！
要点精读
纳米技术的快速发展深刻影响着原有药物的研发模式，目前，基于纳米技术的药物在对抗癌症方面的多种策略已取得显著成效。其中，肿瘤的光动力疗法（PDT）属于一种光驱动的微创治疗方法，因其具有创伤小、毒性低、非侵入性、不易产生抗药性等优势，近年来受到极大关注。但用于光动力治疗的小分子光敏剂多数水溶性较差，对肿瘤无特异选择性，不能在肿瘤部位有效蓄积，导致疗效较低；此外，肿瘤部位缺氧和过表达的还原性谷胱甘肽（GSH）也会导致PDT治疗效果下降。
基于上述背景，山西大学李英奇教授团队选用具有高生物相容性、表面易修饰及载药后具有靶向肿瘤特点的纳米钻石为载体，结合肿瘤微环境特征，基于聚天冬氨酸修饰纳米钻石并通过二硫键将光敏剂二氢卟吩 e6（Ce6）与其共价偶联，进一步通过原位生成的MnO2纳米片包裹，构建了对肿瘤微环境应答的纳米钻石光动力治疗体系，赋予Ce6靶向选择性和增强的光动力治疗。该纳米体系在肿瘤细胞内环境，利用MnO2催化分解H2O2释放氧气解决肿瘤乏氧，在激光照射下提升1O2含量，增强光动力治疗；还原后的Mn2+在肿瘤细胞内发生类芬顿反应产生羟基自由基，诱导化学动力学治疗；同时，过表达的GSH通过参与 MnO2与二硫键反应导致消耗，触发肿瘤细胞内氧化还原稳态失衡。因此，通过联合效应增强了抗肿瘤疗效。经腹腔注射纳米体系展示了良好的生物安全性和高的肿瘤抑制效果。
本工作通过纳米钻石智能系统重塑肿瘤微环境，为增强活性氧（ROS）治疗模式提供了一种高效光动力治疗肿瘤新策略。
亮点总结
（1）纳米钻石颗粒赋予光敏剂Ce6肿瘤靶向性，并增强光动力治疗
（2）MnO2催化肿瘤内源性H2O2产生氧气，缓解肿瘤乏氧，同时还原后的Mn2+诱导化学动力学疗法，协同光动力治疗
（3）肿瘤内还原性的谷胱甘肽通过与MnO2和二硫键的反应重塑氧化还原稳态微环境
作者简介
崔继成，第一作者，山西大学分子科学研究所，博士研究生，无机化学专业，研究方向为生物无机化学。
李英奇，通讯作者，山西大学化学化工学院教授，博士生导师，主要从事纳米材料功能化及其生物成像、靶向抗肿瘤效应等研究。先后主持多项国家和省级项目，在国内外期刊发表论文70余篇，授权国家发明专利15项，转让2项，获山西省科学技术奖励（自然科学）二等奖两项。
供稿：原文作者
编辑：《颗粒学报》编辑部
文章信息
Cui, J., Zhang, D., Qiao, H., Yan, Z., Zhang, W., & Li, Y. (2024). MnO2-coated nanodiamond-driven photodynamic therapy for enhanced antitumor effect by addressing hypoxia and glutathione depletion. Particuology, 92, 305-315. https://doi.org/10.1016/j.partic.2024.05.016