近日，中国科学院合肥物质院强磁场科学中心王辉研究员课题组与林文楚研究员课题组以及美国华盛顿大学Miqin Zhang教授合作，依托稳态强磁场实验装置（SHMFF），构建出一种具有双重催化活性的光响应性碳封装磁铁矿纳米甜甜圈（CEMNDs）纳米酶，用于光热增强化学动力学的癌症协同治疗。相关成果以“Carbon-Encapsulated Magnetite Nanodoughnut as a NIR-II Responsive Nanozyme for Synergistic Chemodynamic–Photothermal Therapy”为题发表在国际期刊《Advanced Healthcare Materials》。
近年来，铁基纳米酶介导的化学动力学治疗（CDT）在肿瘤催化治疗领域受到广泛关注。然而，受制于肿瘤细胞摄取铁基纳米酶量效率低和铁离子释放能力弱等缺点，难以达到理想的癌症治疗效果。为了提高肿瘤细胞摄取纳米酶的能力，将铁基纳米酶设计成准二维结构是一种有效方法。此外，铁基纳米酶的准二维结构展现了较高的比表面积，利于其在肿瘤微环境中更快、更多的释放铁离子，提高芬顿反应中的羟基自由基（·OH）生成速率，达到优化肿瘤治疗的目的。
在本项研究工作中，研究团队通过溶剂热法构建的CEMNDs上的碳层能够提高纳米酶的稳定性和生物相容性。CEMNDs的二维构建提高了其在肿瘤细胞中摄取率，加速了肿瘤微环境中的铁离子释放和芬顿反应，实现CDT的治疗能力；CEMNDs的谷胱甘肽氧化酶活性，促进了谷胱甘肽的氧化，保护了芬顿反应形成的·OH，增强了CDT的治疗效果。此外，CEMNDs在第二近红外窗口（NIR-II）区域的光学吸收能够有效地将光能转化为热能，进一步实现光热增强的癌症化学动力学治疗。
强磁场中心博士后孟祥福、硕士生张宗惠和博士生钱勇为该论文的共同第一作者，强磁场中心王辉研究员、林文楚研究员和美国华盛顿大学Miqin Zhang教授为共同通讯作者。该研究工作获得国家重点研发计划，国家自然科学基金，中国科学院合肥大科学中心协同创新培育计划，合肥市自然科学基金，合肥物质院院长基金拔尖培育计划，合肥物质院博士后院长基金，安徽省博士后科研资助基金，强磁场安徽省实验室方向基金等项目的资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202301926
CEMNDs纳米酶协同抗肿瘤机制示意图