Triple-enzyme-mimicking AuPt3Cu hetero-structural alloy nanozymes towards cascade reactions in chemodynamic therapy

过氧化氢酶 催化作用 活性氧 化学 芬顿反应 激进的 氧化酶试验 纳米颗粒 级联反应 谷胱甘肽 水溶液 组合化学 生物物理学 核化学 纳米技术 生物化学 材料科学 有机化学 生物
作者
Lin Li,Yuanyuan Hu,Yuhe Shi,Yang Liu,Tianqi Liu,Huiwen Zhou,Wenxin Niu,Ling Zhang,Jiaheng Zhang,Guobao Xu
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:463: 142494-142494 被引量:30
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.142494
摘要

Inspired by unique enzyme-mimicking activities of Au and Pt nanocomposites and special roles of Cu components for native and artificial enzymes, we have designed the novel AuPt3Cu trimetallic hetero-structural nanozymes skillfully in this study. AuPt3Cu nanoparticles composed with Au-rich cores and Pt/Cu-rich outer shells with total size of 27.5 ± 3.1 nm are produced in aqueous solutions at 40 °C. Thanks to the alloyed Cu and special hetero structure, AuPt3Cu nanoparticles show excellent oxidase-, peroxidase-, and catalase-like activities. Catalyzed by AuPt3Cu, glucose and glutathione are oxidized by O2 (maximum reaction velocity, vmax, (5.65 ± 0.96) × 10-8, (9.82 ± 1.17) × 10-8 mol·L–1·s−1, respectively) and H2O2 is produced. Further, H2O2 is decomposed into O2 (vmax, 0.06 ± 0.003 mol·L–1·s−1) and reactive oxygen species (ROS, including ·OH, O2·–, 1O2). Then, O2 is decomposed into O2·– radicals. The catalytic reaction velocities of AuPt3Cu are higher than those of AuPt3 and PtCu0.4 counterparts. Because of the cascade reactions in tumor microenvironments, AuPt3Cu nanozymes own remarkable chemodynamic therapy (CDT) performance with IC50 of 50 µg·mL−1 towards cancerous MCF-7 cells. Starving and ROS therapy paths coexist. The tumors of mice bearing with MCF-7 disappeared completely on the 14th day after administering with 5 mg·kg−1 AuPt3Cu agents every 3 days. There are no damages to normal cells and organs, and liver and renal functions. Whether the synthetic strategy or CDT effects, AuPt3Cu nanozymes have unique advantages in cost, performance, and environmental conservation compared to noble metal-, transition metal oxide-, metal complex-, and polymer-relevant drugs.
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