清华赵凌云与新南威尔士大学合作 CEJ：层状双金属氢氧化物介导的光激活级联催化反应提升肿瘤原位H2O2浓度水平实现高效CDT

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2022年5月，清华大学材料学院赵凌云副教授和新南威尔士大学化学工程学院Sophia Gu研究员联合在工程技术类国际顶级期刊Chemical Engineering Journal发表了题为“Photoactivation-triggered In Situ Self-supplied H₂O₂ for Boosting Chemodynamic Therapy via Layered Double Hydroxide-mediated Catalytic Cascade Reaction”的研究成果。博士生郭振虎和谢文升为论文第一作者。 化学动力学治疗（CDT）是一种利用芬顿/类芬顿反应催化剂将胞内过氧化氢（H₂O₂）转变为毒性羟基自由基（·OH）以实现细胞杀伤的技术手段。因此，胞内H₂O₂浓度的高低对于CDT治疗效率至关重要。目前，已有多种补足胞内H₂O₂含量提升治疗效果的研究，但通过超氧阴离子（O₂^·-）转化渠道提高胞内H₂O₂含量的研究鲜有报道。
有鉴于此，本课题构建了一种基于层状双金属氢氧化物（FeAl-LDH）体系的胞内H₂O₂放大器。其表面负载的吲哚菁绿（ICG）能在外部近红外光刺激下产生O₂^·-，进而被胞内超氧化物歧化酶（SOD）转变为H₂O₂。随后叠加胞内原有的H₂O₂可被具高效催化能力的FeAl-LDH有效催化产生高毒性·OH来杀伤肿瘤细胞。 
研究分别利用·OH探针、O₂^·-探针、¹O₂探针在细胞水平验证级联催化反应过程及三种自由基的产生，联合治疗表明光激活级联催化反应可以实现高效的肿瘤细胞杀伤。 

本文要点

（1） 内吞进入胞内的ICG在近红外光照射下能有效产生单线态氧（¹O₂）和超氧阴离子（O₂^·-），O₂^·-进而被胞内超氧化物歧化酶（SOD）转变为H₂O₂。
（2） 补足的H₂O₂叠加胞内H₂O₂可被FeAl-LDH高效催化产生高毒性·OH来提高CDT治疗效果。

综上所述，本工作为实现O₂^·-渠道增加胞内H₂O₂含量进而提高CDT治疗效率的研究提供了新的思路。
论文信息
Zhenhu Guo, Wensheng Xie et al. Photoactivation-triggered In Situ Self-supplied H₂O₂ for Boosting Chemodynamic Therapy via Layered Double Hydroxide-mediated Catalytic Cascade Reaction. Chemical Engineering Journal. 2022

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.137310

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