吉林大学崔小强教授/陈芳芳教授Angew：拉应变调控的双金属烯纳米酶用于光热增强的肿瘤催化治疗
作者：X-MOL
2024-04-21
近期，吉林大学陈芳芳 教授团队与崔小强 教授团队合作，开发了一种具有拉应变特性的超薄局部无定形化RhRu（la-RhRu）双金属烯纳米酶，并将其应用于光热增强的肿瘤催化治疗中 ，其在体内和体外实验中均展现出良好的治疗效果。相关工作发表在国际顶级期刊Angewandte Chemie International Edition
图1. la-RhRu的形貌和结构表征
纳米酶是一种具有独特物理化学特性和本征类酶催化活性的纳米材料，已经广泛应用于免疫测定、生物传感、抗菌应用和疾病诊疗等领域。其中，由活性氧（ROS）介导的纳米酶肿瘤催化治疗展现出良好的应用前景。但由于不可预测的脱靶催化活性，纳米酶在体内应用时可能会对正常组织产生潜在毒性。鉴于肿瘤微环境弱酸性、低氧和过表达H 2 O 2 la-RhRu双金属烯具有超薄的二维片层结构，由晶相与非晶相两相组成（图1）。由于非晶态区域固有的无序性，使得晶相区域晶格发生畸变，从而产生了约2%的晶格张力（图2）。
la-RhRu展现出多种类酶催化活性，包括类过氧化氢酶（CAT-like）、类氧化物酶（OXD-like）和类过氧化物酶（POD-like）活性。值得注意的是，在1064 nm激光照射下，la-RhRu的类酶催化活性显著增强（图3）。密度泛函理论（DFT）计算表明，拉伸应变效应优化了la-RhRu的电子性质，从而优化了催化反应中间体在双金属烯表面的吸附，加速了催化反应过程（图4）。
图4. la-RhRu纳米酶应变增强的类酶催化活性理论分析 由于出色的光热效应和激光增强的类酶催化效应，la-RhRu通过CAT-like催化反应将H 2 O 2 O 2 O 2 O 2 - H 2 O 2
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Tensile Strain-Mediated Bimetallene Nanozyme for Enhanced Photothermal Tumor Catalytic Therapy
Jiandong Wu, Qihui Liu, Dongxu Jiao, Bin Tian, Qiong Wu, Xin Chang, Hongyu Chu, Shan Jiang, Qi Yang, Tao Liu, Yue Zhang, Wei Zhang, Jinchang Fan, Xiaoqiang Cui, Fangfang Chen Angew. Chem. Int. Ed ., 2024 , DOI: 10.1002/anie.202403203
主要研究领域为低维纳米材料物理与化学，研究方向能源催化材料，开展绿氢制备等高效催化剂的原子级设计和制备研究。 发展多种低维纳米材料的制备新方法，从原子尺度揭示材料形成机制和催化机理。近五年以通讯作者在Nat. Commun. (x3)、Adv. Mater . (x3)、J. Am. Chem. Soc. (x2)、Angew. Chem. (x3)等期刊发表论文65篇，其中10篇高被引，入选“2023全球学者学术影响力排名(终身学术影响力榜)”。授权国家发明专利33项。主持科技部国家重点研发计划纳米专项课题、国家自然科学基金面上项目、企业横向课题等项目。获教育部“新世纪优秀人才”计划支持、吉林省“长白山学者”、长春市第六、七批有突出贡献专家，吉林省第七批拔尖创新人才第三层次，吉林省第十六批享受政府津贴专家。
主要研究方向为纳米材料免疫应答及其在疾病诊疗中的应用、新型肿瘤标志物的筛选、鉴定及诊断方法建立。 长期致力于纳米材料免疫蛋白冠可控装载用于肿瘤免疫诊疗的系统研究，取得以下成绩：1）提出/揭示免疫因子及其它蛋白间接、动态结合于纳米材料的动态硬蛋白冠装载理论/现象，深入剖析硬蛋白冠形成的共性规律和个性特征；2）基于个性化动态蛋白冠装载特征，研制高灵敏、可再生三明治型SPR免疫传感器用于肿瘤诊断；3）通过探索蛋白冠介导个性化免疫应答规律，制定材料动态免疫调控策略，拓展肿瘤靶向递药及高效免疫治疗。代表性成果发表在Nat. Nanotechnol.、Angew. Chime、Nano Lett.、Anal. Chem.、J. Control. Release 等期刊。2022年获中国第十七届青年女科学家奖，2023年获中国博士后“双创大赛”银奖。
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