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一氧化碳(CO)是一种典型的生物信号分子,在肿瘤中,高剂量的CO可以显著降低细胞活性,并增加癌细胞对放化疗的敏感性。因此,如何将CO有效递送至肿瘤部位,并降低其在正常组织中的表达,是CO气体抗肿瘤应用中的关键。 针对上述问题,中科院医学所谭蔚泓团队的杜祯、谢斯滔等人设计了一种X射线激活的CO气体释放平台。该平台利用辐射发光的闪烁纳米材料作为能量介质,复合光敏的CO供体Mn2(CO)10,有效实现肿瘤组织中CO及二氧化锰(MnO2)的同时释放,并应用于级联的放射治疗增敏中。
研究发现,Mn2(CO)10在光激发下不仅可以快速释放CO气体,同时生成一种副产物—MnO2。作为一种经典的光敏型CO供体,Mn2(CO)10多年来被应用于CO生理学效应的研究中,但其光解副产物MnO2一直被忽视。MnO2在肿瘤细胞中消耗还原型谷胱甘肽(GSH),从而破坏细胞的抗氧化防御系统;在GSH还原作用下产生的Mn2+介导类芬顿反应催化肿瘤细胞中H2O2生成羟基自由基(.OH),从而杀伤肿瘤。 因此,在X射线激发下,MnO2介导的氧化压力增加与CO介导的糖酵解抑制相结合,可有效增敏放疗。在细胞和活体水平上,都显示出明显的肿瘤增殖的抑制作用。此外,虽然Mn2(CO)10具有极弱的T1加权磁共振信号,但X射线与GSH相继激活产生的Mn2+作为一种强T1磁共振造影(MRI)剂,有助于实现纳米材料放疗生物过程的MRI原位可视化监控。 论文信息 X-Ray-triggered Carbon Monoxide and Manganese Dioxide Generation based on Scintillating Nanoparticles for Cascade Cancer Radiosensitization Zhen Du, Xin Wang, Xiao Zhang, Zhanjun Gu, Xiaoyi Fu, Shaoju Gan, Ting Fu, Sitao Xie, Weihong Tan 文章的第一作者为中科院医学所杜祯与北京林业大学王馨,共同通讯作者为中科院医学所杜祯与谢斯滔研究员,研究工作得到中科院高能所谷战军研究员与中科院医学所谭蔚泓院士的支持。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202302525
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