哈工程冯莉莉、盖世丽和杨飘萍教授《ACS Nano》:具有近红外二区光加强酶催化活性的铂修饰Ti3C2TxMXene用于有效光疗

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近年来，光热疗法（PTT）因其靶向性好、对正常组织的副作用小而备受关注。众所周知，PTT是一种温和的治疗方法，使用纳米材料在外部光源照射下产生热能杀死癌细胞。同时，纳米催化治疗，基于无毒或者毒性较小的物质在肿瘤微环境中产生ROS进行抗癌治疗，因其安全性、特异性、高效性而受到广泛关注。鉴于此，哈尔滨工程大学杨飘萍教在《ACS Nano》期刊上发表了题目为“Pt Decorated Ti₃C₂T_x MXene with NIR-II Light Amplified Nanozyme Catalytic Activity for Efficient Phototheranostics”文章 (DOI: 10.1021/acsnano.1c10732)。在该工作中，通过在二维Ti₃C₂T_x MXene上修饰铂纳米酶，开发了一种生物可降解的Ti₃C₂T_x-Pt-PEG人工纳米酶。在1064 nm激光照射下，Ti₃C₂T_x-Pt-PEG具有良好的PTT/酶催化协同治疗性能，并具有良好的PA成像性能，实现成像制导的光热加强酶催化性能。 
图一 Ti₃C₂T_x-Pt-PEG的设计、构建和光热加强催化治疗策略 该研究中，通过LiF/HCl方法合成了超薄二维Ti₃C₂T_x纳米材料，并在其表面修饰了Pt纳米粒子，进一步修饰PEG提高材料的生物相容性，形成具有光热加强酶催化活性的Ti₃C₂T_x-Pt-PEG纳米复合材料。通过XRD和元素映射照片证实了该材料的成功合成。 
图二 (a) Ti₃C₂T_x, (b) Pt NPs, (c) Ti₃C₂T_x-Pt, (d) Ti₃C₂T_x 球棒模型, (e, f, g) Ti₃C₂T_x-Pt HAADF-STEM 成像和元素映射图像, (h) Ti₃C₂T_x 的AFM 图像, (i) Ti₃C₂T_x的厚度分布, (j) XRD 图, (k) 拉曼光谱, (l) Ti₃C₂T_x 和 Ti₃C₂T_x-Pt 的 XPS 光谱。(m) Pt 4f 的XPS高分辨光谱, (n) O 1s的XPS高分辨光谱。 Ti₃C₂T_x纳米片的超薄厚度和二维平面结构适用于修饰超小的铂纳米颗粒，且Ti₃C₂T_x纳米片具有优异的PA成像能力和良好的生物相容性，Ti₃C₂T_x-Pt-PEG可在NIR-II区域以低功率密度实现轻度热疗，具有较高的穿透深度。负载的超小铂纳米颗粒作为纳米酶催化剂，可在肿瘤微环境中被丰富的过氧化氢特异性激活，产生剧毒的羟基自由基(·OH)，对癌细胞具有毒性。我们进一步评估了所制备纳米材料的成像性能。结果显示，该纳米材料可以进行PA成像，用于成像制导的抗肿瘤协同治疗。 
图三 (a) 体内PA成像的示意图, (b)不同波长下PA信号强度, (c) PA信号强度随样品浓度的变化, (d)不同治疗组对应的肿瘤位置红外热图像, (e)肿瘤部位的体内PA图像 由于Ti₃C₂T_x的光热效应，显著提高了·OH介导的催化治疗效率，从而实现了光热增强过氧化物酶(POD-like)活性，提高了抗癌效果。该材料显著抑制了肿瘤增长，同时对主要器官没有明显的毒性，该纳米材料在成像指导的肿瘤治疗方面展现了潜在的应用前景。相关研究成果为光热加强纳米酶催化治疗提供了一条新的途径，特别是基于新型金属催化剂和MXene纳米复合材料。 
图四 Ti₃C₂T_x-Pt-PEG 纳米材料体内抗肿瘤治疗效果 本文第一作者是来自哈尔滨工程大学的博士研究生朱彦霖，通讯作者是哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院杨飘萍教授，冯莉莉副教授，盖世丽教授。本文获得国家自然科学基金、山东省自然科学基金和中央高校基础研究基金等支持。 论文信息
 Pt Decorated Ti₃C₂T_x MXene with NIR-II Light Amplified Nanozyme Catalytic Activity for Efficient Phototheranostics. ACS Nano, 2021, DOI: 10.1021/acsnano.1c10732. 

原文链接

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c10732

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