慕尼黑路德维希·马西米兰大学 放大150 000倍的脂质包覆的MIL-100(Fe) (e)纳米粒子的扫描电镜图像
学分:普勒茨等，《先进材料2020》 LMU路德维希-马克西米利安大学的研究人员已经合成了纳米粒子，这种纳米粒子可以被酸碱度的变化所诱导，在细胞内释放出致命剂量的离子铁
这一机制有可能为靶向消除恶性肿瘤开辟新的途径
离子在细胞生物学的各个方面都起着至关重要的作用
它们触发信号级联，调节酶活性，控制细胞内外介质的酸碱度
因此，自由离子的浓度受到严格控制，其细胞内水平的突然变化会导致程序性细胞死亡
然而，这一事实使得阐明控制细胞中离子浓度的复杂机制变得困难
因为细胞能迅速阻止过量离子的进入，所以它们能有效地抵制操纵细胞内离子水平的企图
由汉娜·恩格尔克和伊芙琳·普洛茨(LMU化学和药学学院)领导的一个研究小组现在已经合成了纳米粒子，这使得第一次有可能以可控的方式在细胞内快速触发离子铁的大规模释放
这反过来又导致了一种被称为焦磷酸症的炎症细胞死亡，这是一种先天免疫系统细胞特有的反应
根据发表在《高级材料》杂志上的这项新研究，按需诱导焦性上睑下垂的能力原则上可以用来消除恶性细胞，并引发专门针对癌症的免疫反应
快速释放效应是纳米粒子结构特性的直接结果，纳米粒子属于一类被称为金属有机框架的物质
由这些骨架形成的空隙提供了相同的结合位点，其他物质——在这种情况下是铁氧复合物——可以特异性地附着于其上
“在结构上，这些结合位点是微小的六边形，通过有机连接分子相互连接，”普勒茨解释说
“多器官功能衰竭可以被认为是支架，每个纳米颗粒内的孔足够大，可以让反应伙伴扩散到其中
“此外，纳米粒子被脂质包裹，这使得它们能够被细胞吸收
一旦进入细胞，纳米颗粒就被输送到称为溶酶体的细胞器中，在那里被降解
“我们能够证明降解速度取决于细胞外介质的酸碱度
“如果酸碱度相对较低，就像在酸性环境中一样，降解会迅速发生，导致铁离子的突然大量释放，”普洛茨说
她和她的同事们怀疑这种效应是由于在温和的酸性条件下，促进纳米颗粒溶解的氨基酸半胱氨酸的还原形式过量存在
“我们特别惊讶地发现，从纳米颗粒中释放出的铁不会引起铁下垂，正如人们在过量铁的情况下可能会预料到的那样
相反，它们会引发一种被称为焦磷酸症的反应
在先天免疫系统的细胞中诱发焦性下垂会导致强烈的炎症反应，从而杀死相关细胞，但可能作为激活抗肿瘤免疫的信号
作者指出，这些纳米粒子作为治疗剂具有很大的潜力，特别是在治疗恶性肿瘤方面
“肿瘤内的细胞外介质比正常细胞的酸性更强
原则上，这种酸碱度差异可用于肿瘤环境中铁的靶向释放
这将使纳米粒子能够直接攻击原发性肿瘤，同时诱导灼烧来激活免疫系统，”普勒茨说
“但是因为它们的性质可以通过改变酸碱度来控制，所以它们也非常适合在其他环境中应用
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