生物矿化CaCO3@Pd@C纳米酶系统：通过调控肿瘤微环境实现高效癌症治疗

本研究针对肿瘤微环境(TME)的复杂特性，开发了一种多功能生物矿化纳米酶系统CaCO3@Pd@C。通过St?ber-like法和煅烧处理合成的该体系，兼具过氧化物酶活性、酸消耗能力和光热转化效应，可协同调节TME的酸性、ROS水平和温度，显著诱导肿瘤细胞凋亡，为开发全活性纳米酶及肿瘤治疗提供了新策略。

　　

肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）作为肿瘤细胞生存的"生态圈"，其特有的酸性、缺氧、高活性氧（ROS）等特征，既是肿瘤进展的推手，也是治疗的重要靶点。然而，传统单一疗法往往难以全面调控这一复杂系统。如何通过纳米技术多维度干预TME，成为当前肿瘤治疗的关键科学问题。

中国医学科学院等机构的研究团队在《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》发表的研究中，创新性地构建了生物矿化CaCO₃@Pd@C纳米系统。该研究通过St?ber-like原位聚合结合煅烧技术，成功制备出具有三层结构的全活性纳米酶：内核CaCO₃中和酸性、中间Pd纳米颗粒模拟过氧化物酶催化ROS生成、外层碳球实现光热转换。这种"三位一体"的设计首次实现了对TME多参数（pH/ROS/温度）的协同调控。

关键技术包括：1）St?ber-like气扩散法合成CaCO₃@PDA-Pd²⁺前体；2）高温煅烧制备碳包覆结构；3）体外酶活性和光热转换效率测试；4）细胞及动物模型验证抗肿瘤效果。

【结果与讨论】

1. 材料设计与表征：通过透射电镜证实了核壳结构，X射线衍射显示Pd以金属态存在。比表面积测试揭示碳层多孔特性，为酶催化提供充足活性位点。

2. 多功能验证：

• 酸中和能力：在pH 6.5缓冲液中，CaCO₃内核可在30分钟内提升pH至7.4；
• 酶催化活性：Pd纳米粒的V_max达天然辣根过氧化物酶的1.8倍；
• 光热效应：808 nm激光照射下，碳层实现62.3%的光热转换效率。

1. 协同治疗机制：在模拟TME条件下，三者协同作用使肿瘤细胞凋亡率提升至82%，显著高于单功能组（<35%）。动物实验显示，联合近红外光照可使肿瘤完全消退且无复发。

【结论】
该研究突破传统纳米酶单功能局限，通过生物矿化策略构建了首个能同时调节TME三大关键参数的全活性纳米系统。其创新性体现在：1）CaCO₃生物矿化内核实现酸响应降解；2）原子级分散Pd保障催化效率；3）碳层双重保护与光热增强。这项工作为开发下一代"环境智能"型纳米药物提供了范式，也为临床转化中的多机制协同治疗开辟了新途径。研究团队特别指出，该系统的生物相容性和可规模化制备特性，使其具备较好的临床转化潜力。