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美高美集团陈洪敏教授团队发表光催化水分解促进癌症氢-铜疗法的研究成果

时间:2023年10月10日

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近日,美高美集团分子影像中心陈洪敏教授研究团队在期刊Angewandte Chemie International Edition上发表了题为“Cu2+-Anchored Carbon Nano-Photocatalysts for Visible Water Splitting to Boost Hydrogen Cuproptosis”的研究性成果。该论文提出并构建了一种氢气治疗和铜死亡协同增强效应的癌症纳米治疗平台,有望为基于铜死亡相关机理的新型抗肿瘤药物的开发提供新思路。

铜死亡(Cuproptosis)是一种由过量铜引起的新型细胞程序性死亡形式。与已知的细胞程序性死亡方式(例如凋亡、焦亡、铁死亡等)不同,胞内铜通过刺激线粒体相关蛋白的硫辛酰化聚集过程,促进Fe-S簇蛋白的降解及蛋白毒性反应,最终导致细胞死亡。铜死亡的明确定义为铜基的药物研发指明了新方向。氢气(H2)作为一种信号分子,具有重要的生理和病理调节功能。研究发现H2展现出抗癌特性,因此氢气治疗也成为了肿瘤治疗的新方案。但是如何在病灶部位可控持续的释放氢气依然面临困难。

该工作中,在碳基的纳米光催化剂表面锚定上铜离子,(1) Cu2+的引入提高了光催化剂双电子过程产生H2和过氧化氢(H2O2)的效率,在靶标部位持续产生H2同时形成了铜-碳的氧化还原活性中心。(2)作为副产物,H2O2会沉积在催化剂表面是光催化持续进行的障碍;Cu2+与H2O2反应,消耗H2O2的同时加速了水分裂和Cu+的生成。(3) Cu2+通过金属还原作用与谷胱甘肽(GSH)作用,进一步破坏了胞内的氧化还原平衡。H2治疗和铜相关死亡的协同效应都诱导线粒体功能障碍和细胞内氧化还原稳态破坏。研究首次尝试在纳米医学中利用金属增强的碳基光催化剂水裂解技术将氢气疗法和铜死亡结合起来,从而提供一种安全有效的癌症治疗新策略。

美高美集团陈洪敏教授为论文通讯作者,研究生丁海贞、任芳芳、刘培飞为本论文共同第一作者。该项工作得到了国家自然科学基金、福建省杰出青年科学基金、美高美集团南强青年拔尖人才、美高美集团校长基金等项目的资助。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202311549


(分子影像中心)

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