基于葡萄糖氧化酶与PEG-PAA构建的多刺激响应型纳米酶系统：氧化应激/铁死亡协同抗肿瘤新策略

为解决传统肿瘤治疗中副作用大、耐药性高的问题，华东理工大学研究人员开发了一种近红外(NIR)调控的PB/GOx@PAA-PEG纳米酶系统。该系统通过普鲁士蓝(PB)的光热效应和类过氧化物酶活性，结合温敏聚合物PEG-PAA对葡萄糖氧化酶(GOx)的保护与控释，实现了葡萄糖→H2 O2 →•OH的级联催化，诱导氧化应激与铁死亡(ferroptosis)协同抗肿瘤，为精准肿瘤治疗提供新思路。

　　

肿瘤治疗领域长期面临化疗副作用和放疗耐药性的双重挑战。尽管纳米技术为精准治疗带来曙光，但如何实现酶制剂在体内的稳定递送与可控激活仍是未解难题。铁死亡(ferroptosis)作为一种新型细胞死亡方式，其核心机制——铁依赖的脂质过氧化(LPO)过程虽具治疗潜力，却缺乏精准调控手段。华东理工大学刘洪来团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表的研究，巧妙地将葡萄糖氧化酶(GOx)与具有光热转换能力的普鲁士蓝(PB)整合于温敏聚合物PEG-PAA中，构建出"智能开关"式纳米酶系统。

研究采用温敏聚合物合成、纳米自组装、光热响应测试等关键技术，通过¹
H NMR表征聚合物结构，利用紫外-可见光谱监测PB的光热性能，并借助ROS检测试剂盒(DCFH-DA)评估细胞内活性氧水平。

结构分析
通过¹
H NMR证实温敏聚合物PEG-P(AAm-co
-AN)的成功合成，其临界溶解温度(UCST)特性使纳米颗粒在NIR照射下发生亲疏水转变。透射电镜显示PB核心直径约50nm，动态光散射(DLS)测得PB/GOx@PAA-PEG水合粒径为120nm，Zeta电位-15mV，表明体系稳定性。

体外抗肿瘤机制
在808nm激光照射下，PB光热转换效率达35%，使体系温度突破UCST(42°C)，触发PEG-PAA壳层收缩暴露GOx。葡萄糖催化实验显示，1mg/mL纳米颗粒在2h内消耗80%葡萄糖，产生H₂
O₂
浓度达200μM。电子自旋共振(ESR)检测到明显的•OH特征峰，证实PB的类过氧化物酶(POD)活性。

细胞实验
CCK-8实验表明，经NIR处理的PB/GOx@PAA-PEG对MCF-7细胞的抑制率(85%)显著高于未照射组(25%)。流式细胞术显示ROS水平升高8倍，而添加铁死亡抑制剂Fer-1或铁螯合剂DFO后存活率提升60%，证实铁死亡途径激活。Western blot显示GPX4蛋白表达下降50%，ACSL4上调3倍，符合铁死亡特征。

结论与意义
该研究首创性地将酶催化、光热治疗与铁死亡机制相融合，构建的PB/GOx@PAA-PEG纳米系统具有三重优势：(1)温敏聚合物实现GOx的"按需激活"，避免全身毒性；(2)PB兼具光热剂与纳米酶功能，完成葡萄糖→•OH的级联转化；(3)通过氧化应激与铁死亡双通路协同杀伤肿瘤细胞。这种多刺激响应型设计为克服肿瘤耐药性提供新范式，其临床转化潜力已通过FDA批准的PB材料得到强化。未来通过优化聚合物UCST和靶向修饰，有望推动纳米酶在精准医学中的应用。