Ein Forscherteam der Hunan-Universität in China, der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und der Universität Washington in den USA hat einen bedeutenden Meilenstein in der Tumorbehandlung erreicht, indem es einen metallfreien Nanozym basierend auf Graphen-Quantenpunkten (GQDs) entwickelt hat. Dieser Durchbruch verspricht eine hoch effiziente tumorchemodynamische Therapie (CDT), während die Toxizitätsbedenken im Zusammenhang mit metallbasierten Nanozymen angegangen werden.
GQDs haben sich als kostengünstige Alternative zur Linderung von Toxizitätsproblemen bei der tumorchemodynamischen Therapie erwiesen. Die begrenzte katalytische Aktivität von GQDs hat jedoch ihre klinische Anwendung, insbesondere unter herausfordernden katalytischen Bedingungen, beeinträchtigt. Um diese Hürde zu überwinden, hat das Forscherteam eine zweiatomige Dotierungsstrategie eingesetzt, um die katalytische Leistung von GQD-basierten Nanokatalysatoren zu verbessern.
Durch diesen innovativen Ansatz führten die Forscher Stickstoff und Phosphor in die GQDs ein, wodurch hochlokalisierte Zustände nahe dem Fermi-Niveau entstanden. Dieser synergistische Elektroneneffekt steigerte die enzymatische Aktivität der GQDs erheblich und übertraf die Leistung einzelner Heteroatom-Dotierungstechniken.
Die GQDs zeigten eine bemerkenswerte Peroxidase-ähnliche Aktivität, die während in-vitro-Experimenten effektiv Apoptose und Ferroptose in Krebszellen hervorrief. Zusätzlich wiesen diese metallfreien Nanozyme eine bemerkenswerte Fähigkeit zur gezielten Tumorzielerfassung auf. Die intravenöse Injektion führte zu einer Tumorinhibitionsrate von 77,71%, während die intratumorale Injektion eine beeindruckende Rate von 93,22% erreichte, ohne unerwünschte Nebenwirkungen zu verursachen.
Dieser medikamentenfreie, zielgerichtete und biologisch harmlose Nanozym besitzt ein enormes Potenzial als wirksamer Biokatalysator für eine sichere und effektive Krebsbehandlung. Die Verwendung von GQDs eröffnet aufregende Perspektiven zur Verbesserung der tumorchemodynamischen Therapie und bietet eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen metallbasierten Nanozymen. Mit weiterer Entwicklung und Forschung könnte dieser Durchbruch die Krebsbehandlung revolutionieren, indem er einen sichereren und effizienteren therapeutischen Ansatz bietet.
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