浙工大车声雷/余靓教授团队肿瘤治疗新进展——通过颗粒内电子转移增强长效化学动力学治疗

肿瘤是威胁人类健康的一类疾病。近年来，随着纳米医学研究的深入，越来越多的研究人员开始关注纳米材料在肿瘤治疗方面的应用。化学动力学治疗（CDT）是一种新型的肿瘤治疗策略，指的是在酸性条件下，材料中低价态的变价过渡金属离子（Fe²⁺、Cu⁺等）与肿瘤微环境中的H₂O₂发生类芬顿反应，生成具有细胞毒性的羟基自由基（·OH），从而有效杀死肿瘤细胞。然而，随着反应的进行，低价的金属离子被氧化成高价态，在无法及时补充低价态离子的情况下，·OH难以持续生成。加之·OH的寿命短，目前CDT的肿瘤治疗效果常常无法达到预期。

鉴于此，浙江工业大学材料科学与工程学院车声雷、余靓教授团队提出了一种利用异质颗粒内部的电子转移实现长效CDT的策略。该工作设计了一种结构新颖的Cu-Fe₃O₄异质纳米材料（CFO NPs），Cu和Fe₃O₄均匀地分布，形成类芝麻球的结构。由于Cu和Fe₃O₄功函数不同，电子倾向于由Cu向Fe₃O₄转移，从而在CFO NPs界面处产生≡Cu²⁺，并提高Fe₃O₄中的≡Fe²⁺比例。产生的≡Cu²⁺与谷胱甘肽（GSH）反应，不但能延长·OH的寿命，诱导细胞铁死亡，而且可以生成≡Cu⁺并与H₂O₂反应，从而更高效生成·OH，引起细胞凋亡。Fe₃O₄中提高的≡Fe²⁺能进一步促进类芬顿反应，直至Cu被耗尽。因此，这种CFO NPs能基于凋亡、铁死亡等多种细胞死亡机制实现优异的抗肿瘤效果。值得注意的是，由于Cu和Fe₃O₄在CFO NPs内均匀分布，较传统异质材料明显增加了Cu与Fe₃O₄的界面，从而大幅提升了基于界面电子转移的长效CDT效果。此外，由于电子转移过程中CFO NPs的结构被破坏，导致材料能在肿瘤内部降解、代谢，这种材料具有良好的生物安全性，并能通过磁共振成像（MRI）监测肿瘤治疗过程。这项工作为提高肿瘤CDT提供了一种新材料与新方法。

Cu-Fe₃O₄异质纳米材料抗肿瘤机理示意图

该成果以“Intraparticle Electron Transfer for Long‐Lasting Tumor Chemodynamic Therapy”为题于2024年7月30日在线发表于期刊Advanced Science。浙江工业大学为该研究成果的第一署名单位，我校材料科学与工程学院车声雷教授、余靓教授和中国人民解放军总院杨微主任医师为通讯作者，材料科学与工程学院余靓教授为第一作者。该工作得到国家自然科学基金（NO. 52073258）、浙江省自然科学基金（NO. LR22E010001）、浙江省省属高校基本科研业务费（NO. RF-B2022006）等资助与支持。

原文链接

https://doi.org/10.1002/advs.202403935

 学者介绍 

  车声雷  

车声雷，二级教授，博士生导师，国家海外高层次人才引进计划入选者。浙江工业大学磁电功能材料研究所所长。长期从事磁电功能材料与器件的研究和开发，积累了从基础研究到应用研究、直到工程化、产业化技术开发的丰富经验。先后主持国家自然科学基金联合重点项目、国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项等科研项目20多项。已发表学术论文180多篇，获中、日、美、欧等国家和地区发明专利100多项。

  余  靓  

特聘教授，博士生导师，长期从事多功能纳米生物探针设计与构建方面研究。2019年获国家自然科学二等奖1项（排名第三）。曾获中国科协青年人才托举工程、浙江省杰出青年科学基金资助，先后入选浙江省“钱江学者”特聘教授、浙江省151人才工程第一层次、浙江省高校领军人才培养计划高层次拔尖人才。主持国家自然科学基金面上项目等科研项目10余项。发表SCI论文80余篇，授权国家发明专利20余项。

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