郑州大学臧双全教授团队《Adv. Mater.》：具有组分依赖的类酶活性和放射增敏作用的双金属簇通过调节肿瘤乏氧增强癌症治疗

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金属簇是很有前途的放射增敏剂，以往报道的金属簇放射增敏剂功能单一，不能克服肿瘤乏氧的放射抗性。合金化是一种调节金属簇性能的有效化学方法，有望改善金属簇的生物医学功能。然而，具有原子级精确结构的金属簇为分析放射增敏剂的构效关系提供了良好的机会。

近日，郑州大学臧双全教授、赵雪利博士和新加坡国立大学陈小元教授等人设计合成了具有明亮发光和良好生物相容性的原子级精确合金簇Pt₂M₄（M = Au、Ag、Cu），并探索了合金簇组分依赖的类酶活性和放射增敏效应。实验结果表明，只有Pt₂Au₄簇表现出类过氧化氢酶活性，而其它簇不具有类酶活性，Pt₂Au₄簇的放射增敏效果在所测试的合金簇中也是最优异的。利用内源性H₂O₂分解产生的O₂，Pt₂Au₄簇可以调节肿瘤乏氧并提高放疗效果。这项工作通过簇合金化策略，为改善乏氧肿瘤治疗提供了新的思路。相关工作以“Composition-Dependent Enzyme Mimicking Activity and Radiosensitizing Effect of Bimetallic Clusters to Modulate Tumor Hypoxia for Enhanced Cancer Therapy”为题，发表在《Advanced Materials》（DOI: 10.1002/adma.202203734）。

一、合金簇的制备：

以左炔诺孕酮 (L)、H₂PtCl₆·6H₂O和Au(tht)Cl/AgNO₃/[Cu(CH₃CN)₄]PF₆为原料，在CH₂Cl₂和CH₃OH溶剂体系下，通过“一锅法”反应合成了Pt₂Au₄L₈ (Pt₂Au₄)、Pt₂Ag₄L₈ (Pt₂Ag₄)和Pt₂Cu₄L₈ (Pt₂Cu₄)簇，所制备的三个合金簇具有相同的内核结构、不同的金属组分。

合金簇的表征。(a) Pt₂Au₄、(b) Pt₂Ag₄和(c) Pt₂Cu₄团簇中炔基的配位模式。(d) Pt₂Au₄、(e) Pt₂Ag₄和(f) Pt₂Cu₄团簇在正离子模式下的ESI-TOF-MS谱图。(g) Pt₂Au₄、(h) Pt₂Ag₄、(i) Pt₂Cu₄团簇的归一化激发和发射光谱。

二、合金簇的类酶活性和放射增敏效应：

在上述合成的三种合金簇中，具有较低价带位置 (5.90 eV vs. vacuum)的Pt₂Au₄簇可以催化H₂O₂分解为O₂。而且，Pt₂Au₄的放射增敏作用优于Pt₂Ag₄/Pt₂Cu₄，主要原因如下：i) Pt₂Au₄簇可以吸收更多的光子以增加细胞局部辐射剂量，放射增敏因子更高； ii) Pt₂Au₄簇的类过氧化氢酶样活性可诱导乏氧肿瘤内源性H₂O₂分解，产生的O₂可促进放射动力学治疗； iii) 产生的O₂还可以固定X射线照射造成的DNA损伤。此外，活体肿瘤治疗实验表明，Pt₂Au₄ + 4 Gy组的肿瘤抑制率为88.6%（相较于单纯X射线治疗组）。

(a) Pt₂Au₄、Pt₂Ag₄和Pt₂Cu₄簇的合成示意图。(b) Pt₂Au₄簇调节肿瘤乏氧以增强放射治疗。

原文链接

Yue Hua, Jia-Hong Huang, Zi-Hui Shao, Xi-Ming Luo, Zhao-Yang Wang, Jun-Qi Liu,

Xueli Zhao,* Xiaoyuan Chen,* and Shuang-Quan Zang*, Composition-Dependent Enzyme Mimicking Activity and Radiosensitizing Effect of Bimetallic Clusters to Modulate Tumor Hypoxia for Enhanced Cancer Therapy. Adv. Mater. 2022, 2203734.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202203734

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