Převratný objev: Měděný nanozym s vysokou přesností potlačuje nádory a minimalizuje vedlejší účinky

Současná léčba zhoubných nádorů představuje významnou výzvu kvůli omezené přesnosti a značným vedlejším účinkům.

Současná léčba zhoubných nádorů představuje významnou výzvu kvůli omezené přesnosti a značným vedlejším účinkům. Stávající měděné nanozymy na bázi jednotlivých atomů sice ukazovaly potenciál pro cílenou terapii reagující na mikroprostředí nádoru, ale jejich praktické využití bylo omezeno slabou adsorpcí substrátu, obtížnou syntézou nízko-koordinačních nenasycených struktur a limity konvenčních metod přípravy.

Výzkumný tým nyní úspěšně vyvinul koordinačně nenasycený měděný nanozym s jedním atomem (Cu-N2-CDs). Využitím ligandové chelační konformační strategie a prekurzorů EDTA a chloridu měďnatého, vědci vytvořili tento nanozym podporovaný uhlíkovými tečkami pomocí jednoho kroku hydrotermální metody. Pro srovnání byl syntetizován i koordinačně nasycený nanozym Cu-N4-CDs. Cu-N2-CDs vykazuje duální enzymatickou aktivitu, napodobující peroxidázu i glutathionperoxidázu v mikroprostředí nádoru.

Pomocí elektronového paramagnetického rezonančního spektrometru vědci monitorovali in situ generaci hydroxylových radikálů (·OH), což odhalilo vztah mezi strukturou a aktivitou koordinačního prostředí kovového centra a klíčovými faktory, jako je adsorpce substrátu, účinnost přenosu elektronů a terapeutický výkon. Další experimentální charakterizace a výpočty z teorie funkcionálu hustoty ukázaly, že ve srovnání s konvenčními místy Cu-N4, nenasycená konfigurace Cu-N2 indukuje vysokospinový, elektronově bohatý stav v kovovém centru. To posouvá d-pásmové centrum nahoru, zvyšuje adsorpci H2O2 3,49krát, zvyšuje lokální hustotu elektronů a zužuje pásmovou mezeru, čímž výrazně urychluje přenos elektronů a generaci ·OH, s reakční rychlostí až 3,62krát vyšší než u Cu-N4-CDs.

„Experimenty in vitro i in vivo ukázaly, že Cu-N2-CDs mají silné protinádorové účinky. Výrazně snížily životaschopnost rakovinných buněk a v buněčných studiích fungovaly lépe než Cu-N4-CDs. U zvířecích modelů také dosáhly mnohem silnějšího potlačení nádorů. Kromě toho nanozym umožňuje terapii řízenou hlubokým zobrazením nádoru při zachování dobré biokompatibility," uvedl Lin Yefeng, člen týmu. Tento objev publikovaný v časopise Advanced Functional Materials představuje významný krok vpřed ve vývoji přesnějších a bezpečnějších metod léčby rakoviny, které by mohly v budoucnu zlepšit prognózu pacientů.