张洪杰&冯婧JACS：双酶模拟活性的富缺陷玻璃状IrTe2用于光肿瘤治疗！

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研究内容

恶性肿瘤的复杂性、多样性和异质性给抗肿瘤治疗带来了巨大挑战。为了实现显著增强抗肿瘤效果的目标，基于纳米药物的协同治疗是重要策略之一。与研究最多的结晶无机热纳米平台相比，原子排列无序的非晶纳米材料（也称为玻璃纳米材料）具有较弱的键强度，这将产生非常理想的财产，例如特殊结构（不同配位构型）、原子财产（可变价态）、，原子相互作用（不饱和键）和电子（更活跃的电子）。因此，通过非晶化开发具有丰富缺陷的治疗性纳米材料是提高抗肿瘤效果的有效策略。

中国科学院长春应用化学研究所张洪杰研究员和冯婧研究员报道了一种具有弱Ir-Te键强度的富缺陷玻璃态IrTe2（G-IrTe2），用于协同声动力疗法（SDT）、化学动力疗法（CDT）和轻度光热疗法（PTT）。G-IrTe2声敏化剂在超声（US）刺激下表现出优异的活性氧（ROS）产生性能。G-IrTe2的过氧化氢酶（CAT）样活性可以提供充足的氧气以增强SDT效应。相关工作以“Defect-Rich Glassy IrTe2 with Dual Enzyme-Mimic Activities for Sono-Photosynergistic-Enhanced Oncotherapy”为题发表在国际著名期刊Journal of the American Chemical Society上。

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研究要点

要点1.作者开发了玻璃状IrTe2（G-IrTe2）作为SDT/CDT/PTT协同肿瘤治疗的新型纳米平台。G-IrTe2可以在US刺激下产生1O2以实现SDT。具有CAT样活性的G-IrTe2可以消耗TME中过度表达的H2O2以产生O2，缓解TME缺氧，同时为SDT提供原料以增强1O2的产生。

要点2.理论计算表明，非晶G-IrTe2的弱Ir−Te键在US刺激下更容易断裂并产生自由电子，自由电子有利于活化O2并于其结合并进一步形成单线态氧（1O2）。这使得SDT更容易实施。同时，具有过氧化物酶（POD）样活性的G-IrTe2也可以催化内源性H2O2产生更多ROS用于化学动力学治疗（CDT），这有助于更好地消融肿瘤。

要点3.超声/化学动力学过程产生的ROS可导致线粒体功能障碍，并进一步导致热休克蛋白（HSP）表达下调，从而使轻度PTT的效率最大化。因此，这种具有丰富缺陷的玻璃状IrTe2可以显著地参与协同肿瘤治疗，然后有效地实现卓越的抗肿瘤效果。

该研究为拓展无机玻璃纳米材料在促进肿瘤治疗效果方面的应用提供了新的研究思路。

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研究图文

图1. G-IrTe2治疗机制的示意图。

图2.（a，b）G-IrTe2的TEM。（c）G-IrTe2的HAADF-STEM。（d）G-IrTe2的STEM和元素分布。

图3.（a）在1064 nm激光照射（1 W cm-2）下，不同浓度的G-IrTe2的光热转换特性。（b）G-IrTe2在H2O2溶液中产生O2。（c）在GIrTe2存在下，在不同的US照射密度下SOSG的荧光强度。（d）在G-IrTe2存在下，在US照射密度下，SOSG的荧光强度。（e）在G-IrTe2和H2O2存在下，SOSG在US照射下长时间的荧光强度。（f）不同处理下G-IrTe2中TEMP/1O2加合物的ESR谱。（g）g-IrTe2和C-IrTe2的EPR谱。（h）在US照射下，G-IrTe2和C-IrTe2中TEMP/1O2加合物的ESR谱。（i）在不同处理（pH 6.5）下，DMPO/•OH加合物在G-IrTe2中的ESR谱。

图4.（a）不同组4T1细胞的存活率（平均值±SD，n=3）；使用双尾t检验计算p值，**p<0.01，**p<0.001。（b）不同组的钙黄嘌呤AM和PI染色（比例尺：100μm）。（c）不同组的流式细胞术分析。（d）DCFH-DA探针检测细胞内ROS的不同组的共焦显微图像，以及相应的表面图图像（比例尺：100 μm）。（e）不同处理后HSP表达的Western blot分析：（1）对照，（2）1064 nm，（3）42.5°C孵育，（4）US，（5）GIrTe2，（6）G-IrTe2+US，（7）G-IrTe2+1064 nm和（8）G-IrTe2+US+1064 nm。

图5.（a）体内治疗方案。（b）不同组的体重曲线（平均值±SD，n=5）。（c）不同组的肿瘤体积和（d）肿瘤重量曲线（平均值±SD，n=5）；使用双尾t检验计算p值，***p<0.001。（e）不同组切除肿瘤的数码照片。（f）来自不同组的肿瘤切片的H&E、（g）TUNEL-和（H）Ki-67-染色（比例尺：50 μm）。（图b−h）中的序列号表示不同的组：（1）对照组，（2）1064 nm，（3）US，（4）G-IrTe2，（5）G-IrTe2+1064 nm、（6）GIrTe2+US，和（7）G-IrTe2+US+1064 nm。

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文献详情

Defect-Rich Glassy IrTe2 with Dual Enzyme-Mimic Activities for Sono-Photosynergistic-Enhanced Oncotherapy

Ding Wen, Kai Li, Ruiping Deng, Jing Feng,* Hongjie Zhang*

J. Am. Chem. Soc.

DOI: 10.1021/jacs.2c09967

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