近日，中國科學院合肥物質院強磁場中心王輝研究員課題組與健康所錢俊超研究員課題組合作，依托穩態強磁場實驗裝置（SHMFF），構建出一種具有催化活性的光響應性鐵摻雜碳基納米酶（FDCN），用于近紅外二區（NIR-II）光熱增強的化學動力學治療。相關成果發表在國際期刊ACS Applied Materials & Interfaces。

近年來，碳基納米酶介導的化學動力學治療（CDT）在腫瘤催化治療領域受到廣泛關注。然而，其催化過氧化氫（H₂O₂）生成羥自由基（·OH）的效率并不理想。

為了克服這一限制，研究團隊通過溶劑熱法引入微量金屬（Fe）元素，在不損害生物安全性的前提下顯著提高CDT的療效。特別值得注意的是，光熱療法（PTT）通過吸收光能并將其轉化為熱能，能夠在局部區域產生高溫，這為加速芬頓（Fenton）反應提供了可能。因此，將CDT與PTT結合，不僅可以利用PTT產生的熱能促進·OH的快速生成，還可以通過CDT解決PTT中的光穿透問題，進一步提升PTT的治療效果。

這種新型FDCN的設計巧妙地解決了傳統碳基納米酶在催化效率上的限制，它不僅能有效地催化癌細胞內H₂O₂的分解，從而為CDT提供必需的·OH，還能通過其顯著的NIR-II吸收特性，進一步放大CDT的療效。

實驗結果表明，新型FDCN在細胞和組織水平上均表現出優異的生物安全性以及腫瘤催化治療功效。這一進展不僅為腫瘤催化治療提供了新的策略，也為未來碳基納米材料在生物醫學領域的應用發展了新路徑。該項研究借助了SHMFF的電子自旋共振譜儀（ESR）等測量系統。

該研究工作獲得國家重點研發計劃、國家自然科學基金、安徽省杰出青年科學基金、中國科學院合肥大科學中心協同創新培育計劃、合肥物質院院長基金拔尖培育計劃、強磁場安徽省實驗室方向基金等項目的資助。

論文鏈接: https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.4c09215

圖1. FDCN納米酶協同抗腫瘤機制示意圖