Магнитные нанокатализаторы усиливают лечение опухолей за счёт регулирования электронной плотности
Традиционные методы лечения рака, такие как химиотерапия и облучение, часто недостаточно точны и вызывают серьёзные побочные эффекты. В связи с этим растёт интерес к передовым наноматериалам с улучшенными каталитическими и терапевтическими свойствами, например, нанокатализаторам, которые могут усилить лечение с помощью методов вроде химической динамической терапии (CDT) и фотогермической терапии (PTT).
Исследовательская группа под руководством профессоров Ван Хуэя и Чжан Синя из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук разработала новый нанокатализатор из углеродного покрытия на феррите никеля (NFN@C), обладающий значительным потенциалом в терапии рака.
В исследовании, опубликованном в Advanced Functional Materials, учёные ввели никель в нанокатализатор, что изменило его электронную структуру и улучшило каталитические свойства. Это усиление помогает нанокатализатору эффективнее преобразовывать перекись водорода (H2O2) в гидроксильные радикалы (·OH) в опухолевой среде, повышая эффективность CDT.
С помощью электронного парамагнитного резонанса команда зафиксировала заметное увеличение сигнала ·OH, что указывает на то, что никель повышает эффективность реакции Фентона.
Кроме того, NFN@C эффективно преобразует ближнее инфракрасное излучение (NIR-II) в тепло, что обеспечивает синергетический эффект между PTT и CDT, дополнительно усиливая его противораковый потенциал.
Теоретические расчёты также показали, что добавление никеля снижает энергию активации для реакции Фентона, улучшая её эффективность и селективность. Эти данные могут помочь оптимизировать подобные наноматериалы для других применений.
В экспериментах NFN@C продемонстрировал сильные противораковые эффекты в лабораторных тестах и успешно уменьшил опухоли на животных моделях. Под воздействием NIR-II-излучения NFN@C значительно увеличивал гибель опухолевых клеток, демонстрируя мощный терапевтический эффект. Эта усиленная каталитическая активность может преодолеть ограничения традиционных методов лечения, предлагая многообещающий новый подход к терапии рака.
Это исследование даёт ценные сведения для проектирования и оптимизации нанокатализаторов, особенно за счёт инновационного регулирования их электронных структур. «Оно имеет многообещающие последствия для других методов лечения рака и прецизионной медицины», — заявил член команды доктор Чжао Цзяпин.