Nanocatalytic Tumor Therapy by Single-Atom Catalysts

纳米材料基催化剂 激进的 催化作用 生物安全 芬顿反应 生物相容性 化学 肿瘤微环境 体内 纳米技术 组合化学 光化学 癌症研究 材料科学 肿瘤细胞 生物化学 有机化学 生物 生物技术
作者
Minfeng Huo,Liying Wang,Youwei Wang,Yu Chen,Jianlin Shi
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
被引量:337
标识
DOI:10.1021/acsnano.9b00457
摘要

Initiating localized catalytic chemical reactions in tumor microenvironment (TME) can achieve appealing tumor-therapeutic efficacy concurrently with high specificity and desirable biosafety, which is mainly dependent on the high performance of biomedical nanocatalysts. This report demonstrates that PEGylated single-atom Fe-containing nanocatalysts (PSAF NCs) could effectively trigger the in situ tumor-specific Fenton reaction to generate abundant toxic hydroxyl radicals (•OH) selectively under the acidic TME. Based on density functional theory, it has been theoretically uncovered that the nanocatalysts could specifically catalyze the heterogeneous Fenton reaction via a proton-mediated H2O2-homolytic pathway. These generated radicals could not only lead to the apoptotic cell death of malignant tumors, but also induce the accumulation of lipid peroxides, causing tumor cell ferroptosis, which synergistically lead to an impressive tumor suppression outcome. In the meantime, the favorable biodegradability and biocompatibility of PSAF NCs also guarantee their desirable biosafety both in vivo and in vitro.
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