XRD成果速递｜D-POWER助力导电配位纳米酶前药用于原位肿瘤疫苗的研究

2026-05-09 09:34:02 安徽国科仪器科技有限公司

引言

焦亡可通过焦亡孔道快速释放细胞内容物，是诱导原位肿瘤疫苗、激发全身抗肿瘤免疫、抑制原发与转移瘤的理想方式。但基于焦亡的疗法临床转化受限于惰性前体无法空间可控激活、纳米酶催化效率不足，难以产生足量活性氧（ROS）起效。

此研究设计Cu–DHN导电配位纳米酶前药，其π共轭骨架作为电子高速路，实现高效电子穿梭与全颗粒催化，获得超高类过氧化物酶活性。实验过程中结合X射线衍射（XRD）技术（D-POWER，安徽国科仪器，GKINST Co., LTD.），揭示了Cu-DHN的晶核-无定型壳结构，即随着Cys掺杂量的增加，Cu-DHN本体XRD特征峰逐渐消失，Cu-Cys的XRD特征峰强度逐渐增强，说明Cu-Cys覆盖于Cu-DHN晶核表面，随着Cu-Cys层越来越厚，减弱了X射线向Cu-DHN晶核照射，从而导致Cu-DHN特征峰逐渐减弱直至消失。

实验概述

以 Cu²⁺、1,5‑二羟基萘（DHN）、L‑半胱氨酸（Cys）配位共组装制备 Cu–DHN，Cys 作为调节剂精准控制粒径：比例 0.6:1:0.2 时粒径最小（~70 nm），比表面积最大，催化位点暴露最多。结构表征证实形成Cu‑O（DHN）+Cu‑S（Cys）混合配位壳层，Cys 将部分 Cu²⁺还原为 Cu⁺，形成 Cu⁺/Cu²⁺混合价态，同时构建结晶核‑无定形壳结构，提升稳定性与催化活性（图1）。

XRD（图1k）和 BET 分析揭示了这种核壳模型，并排除了简单的物理混合物。XRD 图谱进一步证实了核壳结构（图2k）。 Cu-DHN（Cu:DHN:Cys = 0.5:1:0）在7.07°、12.94°、15.38°、20.33°、23.84°、25.21°、26.20°和36.36°处表现出特征衍射峰，与HR-TEM观察结果一致。

图1. Cu-DHN合成与表征

DHN 的共轭骨架实现高效电子传递，使 Cu–DHN 同时具备类谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）与类过氧化物酶（POD）活性：快速耗竭 GSH，将 H₂O₂转化为羟基自由基（▪OH）；▪OH 将 DHN 氧化为活性胡桃醌，胡桃醌抑制过氧化氢酶（CAT），进一步升高 H₂O₂，形成ROS-胡桃醌正反馈循环，转化率超 50%。该催化过程依赖 Cu 活性中心，惰性 Mg-DHN 无催化效果。

图2. Cu-DHN催化性能研究

Cu–DHN 经大胞饮进入肿瘤细胞，原位生成胡桃醌：①焦亡：K⁺外流激活 NLRP3 炎症小体→caspase-1 活化，同时逆转 GSDMD 甲基化沉默，剪切生成 GSDMD-N，形成膜孔，释放 IL-1β；②铜死亡：高效递送 Cu⁺/Cu²⁺，下调 FDX1，触发脂酰化蛋白聚集；③铁死亡：耗竭 GSH、抑制 GPX4，引发脂质过氧化（LPO）。三者以焦亡为主，协同引发强效 ICD，释放 CRT、HMGB-1、ATP，促进树突状细胞（DC）成熟。该体系对正常细胞毒性极低，仅在肿瘤高 GSH/H₂O₂环境激活。

图3. Cu-DHN精准触发肿瘤焦亡/铜死亡/铁死亡，诱导原位肿瘤疫苗生成

结论

本研究 Cu–DHN 实现单药、肿瘤特异性、三死亡协同，最大化 ICD 与原位疫苗效果。该体系突破传统焦亡疗法瓶颈，兼顾疗效与安全，可拓展至局部与系统给药，为精准肿瘤催化免疫治疗提供新范式。

[1].Wang Y, Zhao H, Sun K, et al. Conductive coordination nanozyme prodrugs precisely trigger pyroptosis, cuproptosis and ferroptosis for in situ cancer vaccination[J]. Signal Transduction and Targeted Therapy, 2026, 11(1): 96.

D-POWER 设备简介

D-Power X射线衍射仪，搭载前沿的的光路系统、高精度测角仪和单光子计数探测器，结合多样化的样品环境，无论是科研探索还是工艺监控，均能一站式满足广泛的测试需求，提供可靠的数据研究。

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