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A mitochondria-targeting magnetothermogenic nanozyme for magnet-induced synergistic cancer therapy

谷胱甘肽 体内 生物物理学 癌症 线粒体 癌症研究 磁共振成像 癌细胞 体外 材料科学 平衡 活性氧 医学 化学 细胞生物学 生物化学 生物 内科学 放射科 生物技术
作者
Jinchao Shen,Thomas W. Rees,Zhiguo Zhou,Shiping Yang,Liang‐Nian Ji,Hui Chao
出处
期刊:Biomaterials [Elsevier BV]
卷期号:251: 120079-120079 被引量:137
标识
DOI:10.1016/j.biomaterials.2020.120079
摘要

Magnetic hyperthermia therapy (MHT) and chemodynamic therapy (CDT) are non-invasive in situ treatments without depth limitations and with minimum adverse effects on surrounding healthy tissue. We herein report a mitochondria-targeting magnetothermogenic nanozyme ([email protected]2O4 NPs) for highly efficient cancer therapy. An iridium(III) complex (Ir) acts as a mitochondria-targeting agent on the surface of MnFe2O4 NPs. On exposure to an alternating magnetic field (AMF), the [email protected]2O4 NPs induce a localized increase in temperature causing mitochondrial damage (MHT effect). Meanwhile glutathione (GSH) reduces Fe(III) to Fe(II) on the NPs surface, which in turn catalyzes the conversion of H2O2 to cytotoxic •OH (CDT effect). The depletion of GSH (a •OH scavenger) increases CDT efficacy, while the localized increase in temperature increases the rate of conversion of both Fe(III) to Fe(II) and H2O2 to •OH further enhancing the CDT effect. In addition, the disruption of cellular redox homeostasis due to CDT, leads to greater sensitivity of the cell towards MHT. This nanoplatform integrates these excellent therapeutic properties, with two-photon microscopy (TPM) (demonstrated in vitro) and magnetic resonance imaging (MRI) (demonstrated in vivo) to enable the precise and effective treatment of cancer.
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