基于单原子构建策略的双酶模拟纳米酶在第二近红外生物窗口光热增强纳米催化治疗中的应用

　　纳米酶催化治疗是一种新兴的治疗模式，通过产生致命的活性氧来促进肿瘤治疗的进展。然而，大多数纳米酶在肿瘤微环境(TME)中对H2O2具有单催化性能，这降低了它们的治疗效率。

　　本文设计了一种具有高H2O2亲和力的单原子Fe分散N掺杂介孔碳纳米球(SAFe-NMCNs)纳米酶，用于光热增强纳米催化治疗。SAFe-NMCNs纳米酶具有双酶模拟催化活性，不仅可以作为过氧化氢酶模拟作用，通过生成O2在肿瘤部位实现超声成像，而且还表现出优异的过氧化物酶模拟催化性能，生成•OH用于纳米催化治疗。此外，SAFeNMCNs纳米酶在第二近红外(NIR-II)区具有较强的光吸收，表现出优异的光热转换性能。利用密度泛函理论(DFT)实现了SAFe-NMCNs纳米酶的过氧化物酶模拟催化过程。体外和体内实验结果表明，SAFe-NMCNs纳米酶能与光热增强纳米催化疗法协同作用，有效抑制肿瘤细胞生长。本研究开发的单原子配位纳米酶具有双酶催化性能，并实现了高温增强纳米催化治疗效果，为潜在的生物应用打开了一扇窗。

　　结论：开发了一种新型的单原子Fe分散氮掺杂介孔碳纳米球作为功能纳米酶，开创了光热增强双酶模拟纳米催化治疗的优越协同治疗范式。Fe-N结构在SAFe-NMCNs纳米酶中形成，为启动催化提供了更大的活性位点。在温和的酸性H2O2环境下，SAFeNMCNs纳米酶表现出令人满意的CAT模拟和POD模拟催化活性，从而产生大量的O2和致命的•OH，以进行US成像引导的超活性纳米催化治疗。此外，SAFe-NMCNs纳米酶在NIR-II生物窗口中具有较强的光吸收，表现出优异的光热转化性能。最重要的是，体外和体内实验结果都表明，SAFeNMCNs具有优越的协同治疗效果，可以实现光热放大纳米催化治疗，在这种治疗中，可以产生大量的致命•OH和局部热疗来抑制肿瘤的生长。总的来说，这项工作提供了一种新的治疗模式，证明具有双酶催化活性的单原子协调纳米酶可以为有效的肿瘤治疗打开一扇窗。

　　参考文献

　　Su, Y., Wu, F., Song, Q., Wu, M., Mohammadniaei, M., Zhang, T., Liu, B., Wu, S., Zhang, M., Li, A., & Shen, J. (2022). Dual enzyme-mimic nanozyme based on single-atom construction strategy for photothermal-augmented nanocatalytic therapy in the second near-infrared biowindow. Biomaterials, 281. 121325.

　　原文链接：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2021.121325.