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海南大学姜珂副研究员:用于化学动力学/饥饿协同癌症治疗的智能异质结芬顿催化剂的开发

近日,海南大学姜珂副研究员与山东大学李春霞教授合作,采用构筑异质结的策略,联合葡萄糖氧化酶(GOx),揭示了芬顿/级联酶促反应的协同抗癌机制。相关成果以题为“Development of an Intelligent Heterojunction Fenton Catalyst for Chemodynamic/Starvation Synergistic Cancer Therapy”发表在国际学术期刊《Journal of Materials Science & Technology》(IF=10.319)。海南大学倪伟舒硕士、姜珂副研究员为该论文的共同第一作者,海南大学姜珂副研究员、张玲副教授和山东大学李春霞教授为该论文的通讯作者。

摘要

近日,海南大学姜珂副研究员与山东大学李春霞教授合作,采用构筑异质结的策略,联合葡萄糖氧化酶(GOx),揭示了芬顿/级联酶促反应的协同抗癌机制。相关成果以题为“Development of an Intelligent Heterojunction Fenton Catalyst for Chemodynamic/Starvation Synergistic Cancer Therapy”发表在国际学术期刊《Journal of Materials Science & Technology》(IF=10.319)。海南大学倪伟舒硕士、姜珂副研究员为该论文的共同第一作者,海南大学姜珂副研究员、张玲副教授和山东大学李春霞教授为该论文的通讯作者。海南大学姜珂副研究员:用于化学动力学/饥饿协同癌症治疗的智能异质结芬顿催化剂的开发

成果简介

本研究设计合成了基于异质结策略在Fe3O4微球表面生长MIL-100纳米颗粒并加载葡萄糖氧化酶(GOx)的智能芬顿催化剂。密度泛函理论(DFT)计算结果显示,与纯Fe3O4相比,形成的异质结显著降低了芬顿催化反应能垒,并大幅缩短了d带中心到费米能级的距离。GOx加速了营养物质葡萄糖的消耗过程,其产生的过氧化氢和葡萄糖酸为芬顿反应提供了良好的微环境。增强的芬顿催化过程可产生更多的氧气,进而促进GOx酶促反应。因此,芬顿/酶促反应以自反馈的方式进行,实现化学动力治疗和饥饿疗法的有机结合。体外和体内实验表明,异质结策略设计的纳米平台为肿瘤消融提供了强大的抗癌机制,且具有足够的安全性。海南大学姜珂副研究员:用于化学动力学/饥饿协同癌症治疗的智能异质结芬顿催化剂的开发

研究亮点

•设计合成了一种基于MOFs的新型二元异质结FMG。

•相比Fe3O4,通过异质结策略构筑的FMG芬顿催化性能显著提升。

•实现了化学动力学/饥饿协同抗癌疗法。

图文赏析海南大学姜珂副研究员:用于化学动力学/饥饿协同癌症治疗的智能异质结芬顿催化剂的开发

图1. FMG物化性能表征海南大学姜珂副研究员:用于化学动力学/饥饿协同癌症治疗的智能异质结芬顿催化剂的开发

图2. FMG芬顿性能表征海南大学姜珂副研究员:用于化学动力学/饥饿协同癌症治疗的智能异质结芬顿催化剂的开发

图3. DFT计算揭示芬顿催化机理海南大学姜珂副研究员:用于化学动力学/饥饿协同癌症治疗的智能异质结芬顿催化剂的开发

图4. FMG在细胞层面的抗癌性能海南大学姜珂副研究员:用于化学动力学/饥饿协同癌症治疗的智能异质结芬顿催化剂的开发

图5. FMG在动物层面的抗癌性能

研究结论

本文通过异质结策略构筑了一个智能芬顿催化剂平台。该平台以自反馈的方式进行芬顿/酶促反应,实现了化学动力学和饥饿疗法的有机结合。体外和体内实验表明,通过异质结策略设计的纳米平台提供了强大的抗癌机制,兼具较好的安全性。本研究所采用的异质结策略将为智能芬顿催化剂的合理设计提供新思路。

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1005030222007514#fig0006

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