【转载】Angew. Chem. Int. Ed. | Cu单原子纳米酶用于高效温和光热疗法！

**今条头日**上格式有限，欲获得更好的阅读体验请前往微信公众号。

*前往“纳米酶Nanozymes”公众号，了解有关纳米酶的最新消息！

*本文首发于“纳米酶Nanozymes”公众号，2022年10月31日

*编辑：张涵洁

以下文章来源于崛步化学 ，作者崛步化学

1 研究内容

热休克蛋白（HSPs）的上调严重损害了温和光热疗法（PTT）的治疗效果。ROS的高效生产需要高的原子活性。与之前报道的Pd-SAzyme相比，Cu-SAzyme由于类酶级联反应可以产生更强和更多样的ROS。

中国科学院长春应用化学研究所林君研究员、新加坡南洋理工大学赵彦利教授和广州医科大学侯智尧教授 设计了一种多孔铜（Cu）单原子纳米酶（Cu-SAzyme），该酶负载了利考利福嗪（LIK066），用于HSP沉默诱导的轻度PTT。Cu-SAzyme表现出非凡的多酶活性，可以诱导活性氧（ROS）的形成，从而破坏癌细胞中现有的HSP。相关工作以“ Cu Single Atom Nanozyme Based High-Efficiency Mild Photothermal Therapy through Cellular Metabolic Regulation ”为题发表在 Angewandte Chemie International Edition 上。

2 研究要点

要点1. 作者设计了具有100%原子利用效率的Cu-SAzyme作为载体，可通过级联过氧化氢酶（CAT）、氧化酶（OXD）和过氧化物酶（POD）活性诱导ROS。该酶负载的利考利福嗪（LIK066），一方面，LIK066通过关闭钠依赖性葡萄糖转运蛋白（SGLT）“阀门”来抑制葡萄糖摄取，从而有效阻断三磷酸腺苷（ATP）生成的能量来源。如果没有足够的能量，癌细胞就无法合成HSP。

要点2. Cu-SAzyme可通过CAT作用将肿瘤微环境（TME）中过表达的H2O2转化为O2，有效缓解肿瘤缺氧并激活OXD的催化活性。然后，Cu-SAzyme可以催化O2生成超氧阴离子自由基（O2·-），并且O2·-可以在酸性TME条件下与H+反应，最终导致单线态氧（1O2）的生成。同时，Cu-SAzyme还可以通过POD活性催化羟基自由基（·OH）的产生。此外，在合成过程中使用介孔二氧化硅不仅避免了煅烧过程中纳米颗粒的团聚，而且为伴随的LIK066药物加载提供了充足的空间。

要点3. 得益于Cu-SAzyme的黑色无定形碳载体，LIK066负载的Cu-SAzyme（CuL）显示出优异的1064nm激光触发光热转换性能。通过*管双**齐下的策略，CuL通过抑制HSP合成所需的能量，并通过级联的ROS风暴破坏现有的HSP，实现了优异的温和PTT功效。

3 研究图文

图1.（a）CuL的合成工艺。（b）通过SGLT*制剂抑**和级联ROS风暴的*管双**齐下策略，CuL治疗轻度PTT。

图2. （a）Cu-SAzyme的TEM图像。（b）Cu-SAzyme的N2吸附-解吸等温线。（c）Cu-SAzyme的孔径分布。（d）CN和Cu SAzyme的粉末XRD。（e）Cu-SAzyme的HAADF-STEM图像显示了由黄色圆圈突出显示的原子分散的Cu单原子。（f）Cu-SAzyme的EDS图谱。

图3.（a）200 μg / mL的Cu SAzyme的紫外-可见-近红外吸收光谱。（b）在1064 nm激光的不同功率密度下，CN（200μg / mL，100μL）和Cu SAzyme（200μg / mL，10μL）的光热转化。（c）在1064 nm激光0.92W cm-2下，不同浓度Cu-SAzyme的光热转化。（d）Cu SAzyme溶液（200μg / mL，1 mL）和H2O（1 mL）在1064 nm激光照射（0.63 W cm-2）下1200 s的温度曲线，然后进行环境冷却。（e）Cu SAzyme（200 μg / mL）重复1064nm激光照射开关循环的温度变化。（f）Cu SAzyme（50μg / mL）分解H2O2产生O2。（g）由于Cu SAzyme（50μg / mL）产生O2·-和1O2的DPBF消耗。（h）经Cu SAzyme（50μg / mL）和H2O2处理的TEMP/1O2、BMPO/O2·-和DMPO/·OH的ESR光谱。（i）TMB法检测Cu SAzyme（50μg / mL）的类似POD的活性。

图4.（a）LIK066的分子结构。（b）CuL的TEM图像（比例尺：100nm）。（c）CuL在水中、PBS和DMEM中的粒度分布。（d）LIK066（5.48μg / mL）、Cu SAzyme（100μg / mL）和CuL（100μM / L）的UV-vis-NIR吸收率。（e）LIK066、Cu SAzyme和CuL的FTIR光谱。CuL中的附加“指纹”信号以黄色阴影突出显示。（f）分别在去离子水和酸性PBS缓冲液中溶解的Cu SAzyme、CuL和LIK066的Zeta电位。（g）LIK066与Cu-SAzyme或CN的质量比不同。（h）分别在pH 6.5和pH 7.4下CuL的时间依赖*药性**物释放。（i）在pH 6.5下激光触发从CuL中释放LIK066。

图5.（a）不同方法处理小鼠的HeLa肿瘤的生长曲线。（b）不同处理后，从所有小鼠中分离出肿瘤重量。（c）所有组与对照组的抑制率均为零。（d）不同治疗后HSP70染色肿瘤组织的代表性图像（蓝色荧光：细胞核，红色荧光：HSP70）。（e）不同治疗后H&e染色肿瘤组织的代表性图像（比例尺：50µm）。组：（1）PBS；（b）近红外；（3）CN+NIR；（4）LIK066；（5）CNL；（6）CNT+NIR；（7）CNL+NIR；（8）Cu-SAzyme+NIR；（9）CuL+NIR。（f）不同组中所有小鼠的体重。

4 文献详情

Cu Single Atom Nanozyme Based High-Efficiency Mild Photothermal Therapy through Cellular Metabolic Regulation

Mengyu Chang, Zhiyao Hou,* Man Wang, Ding Wen, Chunxia Li, Yuhui Liu, Yanli Zhao,* Jun Lin*

Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: 10.1002/anie.202209245

5 作者简介

林君，1966年出生于吉林省吉林市，理学博士，研究员，博士生导师，国家杰出青年基金获得者；入选“新世纪百千万人才工程国家级人选”。2009年和2014年分别获吉林省科技进步一等奖和吉林省自然科学一等奖(均排名第一)。2014-2019年连续入选汤森路透(科睿唯安)编撰全球材料领域“高被引科学家”名录；当选2014年和2015年英国皇家化学会1%顶尖高被引作者，被推选为英国皇家化学会会士(2015年)；科技部重点领域创新团队负责人；第三批国家“万人计划”科技创新领军人才。

自2000年回国以来一直从事无机固体发光材料、有机/无机复合发光材料及磁性、发光纳米材料合成、组装及其性质等方面的研究，活跃于材料科学与纳米科学的各个领域，尤其是在*土稀**发光材料及应用方向处于国际领先地位。至今已在国内外核心期刊如 Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano、Biomaterials、Small、Chem. Mater. 等上面发表学术论文600余篇，截止目前这些论文共被他人引用48000余次(H指数=117）。多次应邀在国际权威化学及材料杂志如 Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.、Adv. Mater.、Materials Today、Nano Today、Coord. Chem. Rev. 等上面撰写发表综述或特征论文。应邀参加和参与组织国内外重要学术会议并做邀请报告60余次；获得2013年美国MRS会议镧系分会颁发的杰出成就奖；申请及获授权中国发明专利15项。

赵彦利教授，新加坡南洋理工大学数理学院、材料科学和工程学院、以及化学和生物医学工程学院Lee Soo Ying讲席教授，数理学院助理院长。于南开大学获得本科和理学博士学位，博士导师为刘育教授。随后在美国加州大学洛杉矶分校以及西北大学从事博士后研究，师从2016年诺贝尔化学奖得主Sir Fraser Stoddart教授。现主要从事合成化学和材料科学前沿交叉领域的研究。研究兴趣集中于新型自聚集材料的设计和制备及其在生物医学、催化和绿色能源等领域的应用开发。共发表SCI论文450余篇，h指数84。先后获得新加坡国家研究基金会Fellowship (2010)、《麻省理工学院技术评论》评选的杰出青年创新人物(新加坡2012)、亚太光化学学会青年科学家奖(2016)、美国化学会 ACS Applied Materials & Interfaces 青年研究员奖(2017)、新加坡国家研究基金会Investigatorship (2018)、科睿唯安全球高被引科学家等荣誉和奖励。担任 ACS Applied Nano Materials 执行主编。

侯智尧，广州医科大学教授，博士生导师。研究方向：针对光能转换材料合成与应用中的基本科学问题，以电子跃迁和*土稀**离子能量传递为理论基础，结合医学、生物学、材料学和化学等多学科交叉的研究优势，开展新型纳米光能转换材料构建及其在疾病光学诊疗中应用的基础研究，目前在 Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano、Small、Biomaterials 等国际学术期刊上发表SCI论文128篇，论文被他人引用超过9800次，H-index指数为59，其中第一/通讯作者论文45篇（影响因子大于30的有6篇）。