吴爱国团队Mater. Horizons封面综述：nMOFs介导的酶促反应用于肿瘤特异性催化治疗

肿瘤微环境（TME）具有特殊的理化性质（低氧、低pH和高谷胱甘肽等）和失调的生物合成中间体（过表达的过氧化氢、葡萄糖和乳酸等）。深化对TME的认识有望为抗癌治疗提供全新的策略。目前，原位介导TME催化反应的纳米药物已在化学动力学治疗（CDT）、肿瘤乏氧缓解型光动力治疗（PDT）及阻断能量供给（肿瘤饥饿治疗）等策略中展现出其独特的优势。其中，基于纳米尺度金属有机框架（nMOFs）的催化药物具有优异的结构可设计性和功能多样性，极具肿瘤特异性治疗潜力。

中科院宁波材料所慈溪医工所吴爱国（点击查看介绍）团队在nMOFs催化医学研究取得了系列成果（Nano Lett., 2019, 19, 8, 5674-5682; Small, 2018, 14, 1801851; Nano Res., 2020, 13, 273-281等）。近日，该团队系统讨论nMOFs介导的酶促反应用于肿瘤特异性催化治疗，相关进展报告以“Navigating nMOFs-Mediated Enzymatic Reactions for Catalytic Tumor-Specific Therapy”为题，发表在Materials Horizons，并选为近期该期刊Outside Back Cover。

图1. nMOFs介导的酶促底物转换用于肿瘤特异性催化治疗

本文系统论述了基于nMOFs的肿瘤特异性催化治疗的设计策略，包括具有模拟酶活性的nMOFs、天然酶功能化的nMOFs和纳米酶功能化的nMOFs。该综述有望推动nMOFs在纳米技术甚至其他领域的进一步创新，为新一代催化纳米药物的开发策提供思路，并助于促进纳米催化医学的发展。

具有固有模拟酶活性的nMOFs：具有固有模拟酶活性的nMOFs作为一类新颖的纳米催化材料可通过选择金属中心和功能化配体来调节酶促反应，且其孔道结构能够提供大量的催化位点并促进多种底物的扩散。基于其结构和功能优势，此类nMOFs作为纳米催化药物或媒介用于肿瘤特异性治疗受到广泛关注。在本文中，作者归纳了具有过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）和氧化酶（OXD）等固有模拟酶活性的nMOFs，主要包括铁基、铜基、锰基、钴基和铈基nMOFs。

天然酶功能化的nMOFs：天然酶对其底物具有高度特异性和高度催化效能，但也存在稳定性不理想及易失活等诟病。利用nMOFs独特的框架结构，制备天然酶-nMOFs复合材料是提高天然酶稳定性的方法之一，并可以有效发挥天然酶和nMOFs互补的催化能力。基于此，作者总结了天然酶，如葡萄糖氧化酶（GOx）、过氧化氢酶（CAT）、乳酸氧化酶（LOD）和氯化物过氧化物酶（CPO）等功能化的nMOFs及其在肿瘤特异性催化诊疗领域的应用。

纳米酶功能化的nMOFs：不同于天然酶，纳米酶具有适用性强、稳定性好、成本低等特点，且其对反应条件苛求度低，易于设计功能多样性的纳米复合材料以满足纳米医学的应用需求。其中，通过nMOFs包覆纳米酶或与纳米酶配位能够构建各种可设计的纳米酶功能化的酶促反应平台。在本文中，作者对纳米酶（铂纳米酶、金纳米酶和锰纳米酶）功能化的nMOFs及其特异性催化治疗应用进行了总结。

未来展望：最后，作者对nMOFs的纳米催化药物发展中亟需克服的障碍提供了解决思路，其未来发展方向可分为以下方面：（1）毒理学相容性和生物降解性；（2）高催化效率和低催化环境依赖性；（3）稳定高效的天然酶固定策略；（4）nMOFs衍生的单原子催化剂等。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Navigating nMOF-mediated enzymatic reactions for catalytic tumor-specific therapy

Chuang Liu, Junlie Yao, Jiapeng Hu, Ozioma Udochukwu Akakuru, Shan Sun, Tianxiang Chen, Aiguo Wu

Mater. Horiz., 2020, DOI:10.1039/D0MH01225D

吴爱国，博士，研究员，博士生导师，中国科学院宁波材料技术与工程研究所-慈溪生物医学工程研究所所长，中科院海外引进人才(2010)，宁波市领军与拔尖人才第一层次(2015)，浙江省杰出青年基金(2011)/特聘专家(2012)获得者，中科院战略领域专家(生物医药,2012)，美国西北大学医学院Adjunct Professor (2013-2016)。多年来，先后主持NSFC面上项目、浙江省杰出青年基金等项目20余项，与企业的合作项目业已进入产业化中试阶段。参与了研究生的指导和课程教学工作，已在Chem Soc. Rev., Biomaterials, Adv. Mater., Nano Lett., ACS Nano, PNAS, Chem. Commun., Nano Today, Adv. Sci., Adv Health. Mater. 等学术杂志发表论文200余篇（封面等26篇）；申请中美专利143项，已获授权61项（包括美国专利1项和瑞士专利1项）；撰写专著4部；其工作已被国际期刊/学位论文正面引用超过8700次，H-指数=51 (Google Scholar, Sep. 2020)。是Nature commun., Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., ACS Nano, EST, Nanomedicine等100余种国际杂志的特约审稿评论人，1个国际学术杂志的副主编，3个国际学术杂志的编委会成员。在材料所的研究兴趣集中于: (1)纳米材料的诊疗基础研究与应用; (2)纳米材料在环境科学中的基础研究及应用; (3)基于生物分子构建的具有纳米尺度的基础研究及应用。

https://www.x-mol.com/university/faculty/23037

陈天翔，博士，高级工程师。曾主持或参与国家自然科学基金、国家重点研发计划“精准医学研究”专项、中科院院重点部署项目、浙江省重点研发计划项目、浙江省自然科学基金、宁波市工业重大专项、宁波市自然科学基金等项目；并开展针对重大疾病（肿瘤，心脑血管及神经系统疾病等）早期诊断的MRI对比剂研发及其产业化。作为主要贡献人参与MRI T2造影药剂的研发及其产业化项目（300万），产品实现中试试制；目前正致力于超精细铁氧体基MRI T1对比剂的新药研发，并获得具备GLP资质的浙江医科院的第三方生物安全性评价，现正联合当地药企实施中试试制。以第一作者或通讯作者在ACS Nano、Chemical Science、Chemistry of Materials等国内外期刊发表论文33篇，申请国内外发明专利27项，其中授权8项。宁波市领军和拔尖人才培养工程第三层次（2019），宁波市高级人才，中国抗癌协会纳米肿瘤专业委员会青年委员，中国生物物理学会会员。