上大陈雨、冯炜/上海交大王佳谊《AFM》：基于粘土矿物的自增强化学动力纳米药物！

高分子科学前沿 · 公众号 · 化学 · 2022-10-23 07:48

正文

新兴的化学动力学疗法采用铁基催化芬顿反应，将肿瘤微环境（TME）内反应活性较低的内源性过氧化氢转化为毒性较高的羟基自由基，以杀死癌细胞。然而，由于肿瘤细胞中缺乏芬顿药物和抗氧化剂谷胱甘肽（GSH）过度表达，化学动力学方法的有效应用仍然具有挑战性。

近期， 上海大学 陈雨教授 、 冯炜副研究员 和上海交通大学附属胸科医院 王佳谊主任 等人 设计了一种粘土基2D蛭石纳米片，可作为用于有效治疗肺癌的自增强化学动力学纳米剂。 工程化的2D蛭石纳米片不仅与正常细胞具有生物相容性，而且能够通过消耗GSH来调节TME，从而改善癌细胞的抗氧化活性。同时，谷胱甘肽的消耗导致细胞内活性氧含量增加，脂质过氧化水平增强，从而诱导铁死亡并增强化学动力学细胞杀伤作用。研究还发现，铁氧化酶七叶皂苷是2D蛭石纳米片对抗肺癌细胞的直接治疗靶点，因此所开发的蛭石纳米片代表了2D铁死亡诱导纳米药物协同高效治疗癌症的范例。相关工作以“2D Catalytic, Chemodynamic, and Ferroptotic Vermiculite Nanomedicine”为题发表在 Advanced Functional Materials 。

【文章要点】

一、2D蛭石纳米片

在各种类型的天然粘土矿物和人造粘土矿物中，蛭石（VMT）作为一种天然粘土，由两个二氧化硅四面体堆叠组成，并与铁、镁和碱金属共享八面体薄片的边缘，这使其在开发ROS基癌症治疗方面具有巨大潜力。此外， VMT也是中药中常用的药物之一，因此具有优异的生物相容性。2D VMT制备方面，尽管基于打破堆叠三明治层之间相互作用的剥离策略已经被开发出来，但实现和制造大规模单层或多层高质量VMT纳米片仍然是一个巨大的挑战。而在本研究中，作者采用回流离子交换的自上而下方法，从热膨胀蛭石（TE-VMT）晶体中成功制备了高质量的超薄2D VMT纳米片（图1）。表征发现，2D VMT纳米片中存在着三价铁离子和二价亚铁离子，这些离子可以从纳米片中缓慢释放出来，在癌症代谢调节中扮演重要的作用。