冠状纳米接力反应器Fe3O4@CeO2通过增强模拟酶效应和接力效应加剧ROS的轴向转化

本文通过组装具有不同模拟酶功能的纳米粒子，将具有SOD模拟酶功能的CeO₂纳米粒子和具有POD模拟酶功能的Fe₃O₄纳米粒子组装成具有冠状体形状的SOD/POD双酶接力反应器。利用CeO₂的类SOD酶功能提供模拟SOD酶的催化单元，以实现O₂•-→ H₂O₂的转化；利用Fe₃O₄ NPs的类POD酶活性提供模拟POD样的催化单元，以实现H₂O₂→•OH的转化。同时，近距离组装后的Fe₃O₄@CeO₂相比于物理混合的（Fe₃O₄ + CeO₂）获得了增强的POD活性和SOD活性。Fe₃O₄@CeO₂在亚纳米距离上的组装可以有效地进行中继催化转化，实现体外ROS的过氧化轴向转化O₂•-→H₂O₂→•OH。在AML细胞内，Fe₃O₄@CeO₂处理加剧了内源性ROS的轴向转化（O₂•-→H₂O₂→•OH），表现在Fe₃O₄@CeO₂处理后内源性O₂•-水平的时间依赖性降低、H₂O₂和•OH水平的时间依赖性增加。并且，Fe₃O₄@CeO₂的处理诱导了AML细胞的凋亡，表现出对AML细胞的选择性毒性。在ICR小鼠的体内长期安全性评价中，Fe₃O₄@CeO₂表现出良好的生物安全性。重要的是，Fe₃O₄@CeO₂表现出较低的肝脏富集，但是更主要的脾脏富集和骨髓富集现象。在构建的AML小鼠模型的治疗实验中，Fe₃O₄@CeO₂具有良好的治疗作用，不仅降低了脾脏指数，也极大地延长了小鼠的生存期。总之，Fe₃O₄@CeO₂驱动内源性ROS的过氧化轴向转化（O₂•-→H₂O₂→•OH）对AML表现出治疗作用，显示了这种ROS定向接力转化机制的价值，为安全有效地干预癌细胞内的ROS和适应性ROS稳态提供了理想的工具。

The mechanism that Fe3O4@CeO2 NPs mediated the relay conversion of O2•- → H2O2 → •OH to induce AML cell death. (i) Schematic of random scatter about Fe3O4 NPs and CeO2 NPs and the conversion of ROS between them. (ii) Schematic of assembly scatter about Fe3O4@CeO2 NPs and the conversion of O2•- → H2O2 → •OH at a sub-nanometer distance between them. (iii) Schematic of cell model after treatment by Fe3O4@CeO2 NPs.

Yuxiang Sun,Li Xu,Xin Liu,Yaodong Shen,Yu Zhang,Ning Gu*,Fei Xiong*. Coronal Relay Reactor Fe3O4@CeO2 for Accelerating ROS Axial Conversion through Enhanced Enzyme-like Effect and Relay effect.Chemical Engineering Journal.2021.