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Self-Supplying of Hydrogen Peroxide/Oxygen Based on CaO2-Co3O4 Cascade Nanoreactors for Cellular Microenvironment Regulation
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2023-07-17 , DOI: 10.1021/acsanm.3c01642
Yu Zhu 1 , Jing Liu 1 , Yani Liu 1 , Cuiyan Wu 2 , Xiaohua Zhu 1 , Youyu Zhang 1 , Meiling Liu 1 , Shouzhuo Yao 1
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2023-07-17 , DOI: 10.1021/acsanm.3c01642
Yu Zhu 1 , Jing Liu 1 , Yani Liu 1 , Cuiyan Wu 2 , Xiaohua Zhu 1 , Youyu Zhang 1 , Meiling Liu 1 , Shouzhuo Yao 1
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Monitoring and regulating levels of hydrogen peroxide and oxygen in cells can provide valuable information for cancer diagnosis, treatment, and development. However, it remains a significant challenge. In this study, a new nanocomposite (CaO2-Co3O4@HA) was developed by combining CaO2 nanoparticles and Co3O4 nanopolyhedrons and functionalization with hyaluronic acid (HA). The resulting nanoreactor can dynamically regulate contents of hydrogen peroxide and oxygen in cells. Due to the presence of HA, the synthesized CaO2-Co3O4@HA has good biocompatibility and active targeting ability. The CaO2 nanoparticles produce enough H2O2 in a slightly acidic (pH 6.5) environment, while the Co3O4 nanopolyhedrons with good catalase (CAT) mimic activity can effectively catalyze H2O2 into O2. The CaO2-Co3O4@HA then acted as a cascade nanoreactor for the self-supplying of hydrogen peroxide/oxygen. The process was monitored using H2O2 and O2 fluorescence probes and confirmed by fluorescence spectra and fluorescence confocal microscopy. This study not only verifies that the nanoreactor has a high ability to self-supply H2O2 and catalyze the generation of oxygen via the metal oxides under slightly acidic conditions but also provides a new way to regulate the contents of oxygen and hydrogen peroxide in cells. The tandem nanoreactor may have potential implications for cancer diagnosis and treatment through the regulation of reactive oxygen species in the cellular microenvironment.
中文翻译：
基于CaO2-Co3O4级联纳米反应器的自供过氧化氢/氧气用于细胞微环境调节
监测和调节细胞中过氧化氢和氧气的水平可以为癌症的诊断、治疗和发展提供有价值的信息。然而，这仍然是一个重大挑战。在本研究中，通过将CaO 2纳米粒子和Co 3 O 4纳米多面体结合并用透明质酸(HA)功能化，开发了一种新型纳米复合材料(CaO 2 -Co 3 O 4 @HA )。由此产生的纳米反应器可以动态调节细胞中过氧化氢和氧气的含量。由于HA的存在，合成的CaO 2 -Co 3 O 4 @HA具有良好的生物相容性和主动靶向能力。氧化钙2纳米颗粒在微酸性（pH 6.5）环境中产生足够的H 2 O 2 ，而具有良好过氧化氢酶（CAT）模拟活性的Co 3 O 4纳米多面体可以有效催化H 2 O 2转化为O 2。CaO 2 -Co 3 O 4 @HA 然后充当级联纳米反应器，用于自供应过氧化氢/氧气。使用 H 2 O 2和 O 2监测该过程荧光探针并通过荧光光谱和荧光共焦显微镜证实。该研究不仅验证了纳米反应器在微酸性条件下具有较高的自供应H 2 O 2和催化金属氧化物催化生成氧气的能力，而且为调节反应器中氧气和过氧化氢的含量提供了新的途径。细胞。串联纳米反应器可能通过调节细胞微环境中的活性氧对癌症诊断和治疗产生潜在影响。
更新日期：2023-07-17
中文翻译：
基于CaO2-Co3O4级联纳米反应器的自供过氧化氢/氧气用于细胞微环境调节
监测和调节细胞中过氧化氢和氧气的水平可以为癌症的诊断、治疗和发展提供有价值的信息。然而，这仍然是一个重大挑战。在本研究中，通过将CaO 2纳米粒子和Co 3 O 4纳米多面体结合并用透明质酸(HA)功能化，开发了一种新型纳米复合材料(CaO 2 -Co 3 O 4 @HA )。由此产生的纳米反应器可以动态调节细胞中过氧化氢和氧气的含量。由于HA的存在，合成的CaO 2 -Co 3 O 4 @HA具有良好的生物相容性和主动靶向能力。氧化钙2纳米颗粒在微酸性（pH 6.5）环境中产生足够的H 2 O 2 ，而具有良好过氧化氢酶（CAT）模拟活性的Co 3 O 4纳米多面体可以有效催化H 2 O 2转化为O 2。CaO 2 -Co 3 O 4 @HA 然后充当级联纳米反应器，用于自供应过氧化氢/氧气。使用 H 2 O 2和 O 2监测该过程荧光探针并通过荧光光谱和荧光共焦显微镜证实。该研究不仅验证了纳米反应器在微酸性条件下具有较高的自供应H 2 O 2和催化金属氧化物催化生成氧气的能力，而且为调节反应器中氧气和过氧化氢的含量提供了新的途径。细胞。串联纳米反应器可能通过调节细胞微环境中的活性氧对癌症诊断和治疗产生潜在影响。
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