Published August 9, 2022 | Version v1
Publication Open

Dual-responsive disassembly of core-shell nanoparticles with self-supplied H2O2 and autocatalytic Fenton reaction for enhanced chemodynamic therapy

Creators

  • 1. Sun Yat-sen University
  • 2. Peking University
  • 3. South China University of Technology

Description

Abstract Chemodynamic therapy holds great potential for cancer treatment due to the reliable curative effect, minimal invasiveness, and few systemic side effects. However, the limited amount of intracellular H 2 O 2 makes it remain challenging to achieve high performance for chemodynamic therapy. Herein, we reported dual-responsive disassembly of core-shell nanoplatform with self-supplied H 2 O 2 and autocatalytic Fenton reaction for enhanced chemodynamic therapy. The platform was designed by coating glucose oxidase mimic nanozyme gold nanoparticles (AuNPs) with metal polyphenol network (Au@MPN). Both ATP and low pH could disassemble Au@MPN to release Fe(III), which could be reduced by the simultaneously released tannic acid (TA) into Fe (II). Especially, the exposed AuNPs could catalyze the oxidation of intracellular glucose to produce H 2 O 2 . Subsequently, the Fe(II) and self-supplied H 2 O 2 induced efficient Fenton reaction to generate highly toxic hydroxyl radical (•OH), which revealed cytotoxicity to cancer cells through chemodynamic therapy. Besides, tumor growth can be effectively suppressed by Au@MPN through both intratumoral and intravenous administration routes. Additionally, melanoma metastatic lung cancer could be inhibited by intratracheal instillation of Au@MPN. Therefore, this work not only reports a facile method to construct a chemodynamic agent with self-supplied H 2 O 2 and high therapeutic efficiency, but also provides insight into the design of nanoplatform with enhanced efficiency for chemodynamic therapy.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يحمل العلاج الكيميائي الديناميكي التجريدي إمكانات كبيرة لعلاج السرطان بسبب التأثير العلاجي الموثوق به، والحد الأدنى من التوغل، وعدد قليل من الآثار الجانبية الجهازية. ومع ذلك، فإن الكمية المحدودة من H 2 O 2 داخل الخلايا تجعل من الصعب تحقيق أداء عالٍ للعلاج الكيميائي الديناميكي. هنا، أبلغنا عن تفكيك مزدوج الاستجابة لمنصة النانو الأساسية مع H 2 O 2 ذاتي الإمداد وتفاعل فينتون ذاتي التحفيز للعلاج الديناميكي الكيميائي المعزز. تم تصميم المنصة عن طريق طلاء الجسيمات النانوية الذهبية المقلدة لأوكسيديز الجلوكوز (AuNPs) بشبكة البوليفينول المعدنية (Au@MPN). يمكن لكل من الأدينوزين ثلاثي الفوسفات ودرجة الحموضة المنخفضة تفكيك Au@MPN لإطلاق الحديد(III)، والذي يمكن تقليله بواسطة حمض التانيك (TA) الذي تم إطلاقه في وقت واحد إلى الحديد (II). على وجه الخصوص، يمكن أن تحفز AuNPs المكشوفة أكسدة الجلوكوز داخل الخلايا لإنتاج H 2 O 2 . بعد ذلك، تسبب الحديد(II) و H 2 O 2 ذاتي الإمداد في تفاعل فنتون فعال لتوليد جذر هيدروكسيل عالي السمية (•OH)، والذي كشف عن السمية الخلوية للخلايا السرطانية من خلال العلاج الديناميكي الكيميائي. إلى جانب ذلك، يمكن قمع نمو الورم بشكل فعال بواسطة Au@MPN من خلال كل من طرق الحقن داخل الورم والوريد. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تثبيط سرطان الرئة النقيلي الميلانيني عن طريق التقطير داخل القصبة الهوائية لـ Au@MPN. لذلك، لا يقدم هذا العمل طريقة سهلة لبناء عامل ديناميكي كيميائي مع H 2 O 2 ذاتي الإمداد وكفاءة علاجية عالية فحسب، بل يوفر أيضًا نظرة ثاقبة على تصميم منصة النانو مع كفاءة معززة للعلاج الديناميكي الكيميائي.

Translated Description (French)

Résumé La thérapie chimiodynamique présente un grand potentiel pour le traitement du cancer en raison de son effet curatif fiable, de son caractère invasif minimal et de ses effets secondaires systémiques limités. Cependant, la quantité limitée d'H 2 O 2 intracellulaire rend difficile l'obtention de performances élevées pour la thérapie chimiodynamique. Ici, nous avons signalé un démontage à double réponse de la nanoplateforme noyau-coquille avec de l'H 2 O 2 auto-alimenté et une réaction de Fenton autocatalytique pour une thérapie chimiodynamique améliorée. La plateforme a été conçue en enrobant des nanoparticules d'or nano-enzymatique (AuNP) imitant la glucose oxydase avec un réseau de polyphénols métalliques (Au@MPN). L'ATP et le faible pH pourraient désassembler Au@MPN pour libérer Fe(III), qui pourrait être réduit par l'acide tannique (TA) libéré simultanément en Fe (II). En particulier, les AuNP exposées pourraient catalyser l'oxydation du glucose intracellulaire pour produire H 2 O 2 . Par la suite, le Fe(II) et l'H 2 O 2 auto-alimenté ont induit une réaction de Fenton efficace pour générer un radical hydroxyle hautement toxique (•OH), qui a révélé une cytotoxicité pour les cellules cancéreuses par le biais d'une thérapie chimiodynamique. En outre, la croissance tumorale peut être efficacement supprimée par Au@MPN par les voies d'administration intratumorale et intraveineuse. De plus, le cancer du poumon métastatique du mélanome pourrait être inhibé par l'instillation intratrachéale de Au@MPN. Par conséquent, ce travail rapporte non seulement une méthode facile pour construire un agent chimiodynamique avec de l'H 2 O 2 auto-alimenté et une efficacité thérapeutique élevée, mais fournit également un aperçu de la conception de la nanoplateforme avec une efficacité accrue pour la thérapie chimiodynamique.

Translated Description (Spanish)

Resumen La terapia quimiodinámica tiene un gran potencial para el tratamiento del cáncer debido al efecto curativo confiable, la invasividad mínima y los pocos efectos secundarios sistémicos. Sin embargo, la cantidad limitada de H 2 O 2 intracelular hace que siga siendo difícil lograr un alto rendimiento para la terapia quimiodinámica. En este documento, informamos el desmontaje de doble respuesta de la nanoplataforma de núcleo-cubierta con H 2 O 2 autoabastecido y la reacción de Fenton autocatalítica para una terapia quimiodinámica mejorada. La plataforma se diseñó mediante el recubrimiento de nanopartículas de oro de nanoenzimas imitadoras de glucosa oxidasa (AuNP) con una red de polifenoles metálicos (Au@MPN). Tanto el ATP como el pH bajo podrían desmontar Au@MPN para liberar Fe(III), que podría reducirse mediante el ácido tánico (TA) liberado simultáneamente en Fe (II). Especialmente, los AuNP expuestos podrían catalizar la oxidación de la glucosa intracelular para producir H 2 O 2 . Posteriormente, el Fe(II) y el H 2 O 2 autoabastecido indujeron una reacción de Fenton eficiente para generar un radical hidroxilo altamente tóxico (•OH), que reveló citotoxicidad para las células cancerosas a través de la terapia quimiodinámica. Además, Au@MPN puede suprimir eficazmente el crecimiento tumoral a través de las vías de administración intratumoral e intravenosa. Además, el cáncer de pulmón metastásico de melanoma podría inhibirse mediante la instilación intratraqueal de Au@MPN. Por lo tanto, este trabajo no solo informa sobre un método fácil para construir un agente quimiodinámico con H 2 O 2 autoabastecido y alta eficiencia terapéutica, sino que también proporciona información sobre el diseño de una nanoplataforma con mayor eficiencia para la terapia quimiodinámica.

Files

latest.pdf.pdf

Files (2.5 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:b5f218f65753701aa90dc6cba576811f
2.5 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تفكيك ثنائي الاستجابة للجسيمات النانوية للقشرة الأساسية مع H2O2 ذاتي الإمداد وتفاعل فينتون ذاتي التحفيز للعلاج الديناميكي الكيميائي المعزز
Translated title (French)
Désassemblage à double réponse des nanoparticules noyau-enveloppe avec H2O2 auto-alimenté et réaction de Fenton autocatalytique pour une thérapie chimiodynamique améliorée
Translated title (Spanish)
Desmontaje de doble respuesta de nanopartículas de núcleo-corteza con H2O2 autoabastecido y reacción de Fenton autocatalítica para una terapia quimiodinámica mejorada

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4298063376
DOI
10.21203/rs.3.rs-1874431/v1

Is supplement to
https://openalex.org/W3084140343 (Other)
https://openalex.org/W2937239991 (Other)
https://openalex.org/W2323086740 (Other)
https://openalex.org/W2159648037 (Other)
https://openalex.org/W2075155482 (Other)
https://openalex.org/W2029680458 (Other)
https://openalex.org/W1998578054 (Other)
https://openalex.org/W1996374427 (Other)
https://openalex.org/W1976390590 (Other)
https://openalex.org/W1974120771 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1990248617
  • https://openalex.org/W2323224573
  • https://openalex.org/W2581082771
  • https://openalex.org/W2783392188
  • https://openalex.org/W2883440571
  • https://openalex.org/W2884605745
  • https://openalex.org/W2895576847
  • https://openalex.org/W2898394368
  • https://openalex.org/W2899114650
  • https://openalex.org/W2902979010
  • https://openalex.org/W2915214302
  • https://openalex.org/W2924970449
  • https://openalex.org/W2946656096
  • https://openalex.org/W2947512353
  • https://openalex.org/W2948716731
  • https://openalex.org/W2982280565
  • https://openalex.org/W3015248720
  • https://openalex.org/W3017753319
  • https://openalex.org/W3026542468
  • https://openalex.org/W3034262679
  • https://openalex.org/W3037708243
  • https://openalex.org/W3093281616
  • https://openalex.org/W3116376486
  • https://openalex.org/W3116878789
  • https://openalex.org/W3125944921
  • https://openalex.org/W3133009566
  • https://openalex.org/W3153073177
  • https://openalex.org/W3156382879
  • https://openalex.org/W3157425701
  • https://openalex.org/W3160539044
  • https://openalex.org/W3176747598
  • https://openalex.org/W3182981660
  • https://openalex.org/W3215105496
  • https://openalex.org/W3215657609
  • https://openalex.org/W4200331153
  • https://openalex.org/W4210970969
  • https://openalex.org/W4211223138
  • https://openalex.org/W4221040243
  • https://openalex.org/W4225263968