Injectable multi-responsive micelle/nanocomposite hybrid hydrogel for bioenzyme and photothermal augmented chemodynamic therapy of skin cancer and bacterial infection
Injectable multi-responsive micelle/nanocomposite hybrid hydrogel for bioenzyme and photothermal augmented chemodynamic therapy of skin cancer and bacterial infection
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可注射多响应胶束/纳米复合材料混合水凝胶，用于皮肤癌和细菌感染的生物酶和光热增强化学动力学治疗
DOI：
10.1016/j.cej.2020.126439
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发表时间：
2021-01
影响因子：
15.1
通讯作者：
Qiuyu Zhang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hua Zheng;Shenqiang Wang;Li Zhou;Xijing He;Zhijian Cheng;Fang Cheng;Zhao Liu;Xiangyi Wang;Yanhui Chen;Qiuyu Zhang
用于同步皮肤癌治疗和抗感染的具有高特异性和敏感性的可激活治疗诊断策略仍然是一个重大挑战。在这里，我们开发了一种可注射的多响应胶束/纳米复合材料混合水凝胶（CFMG），用于皮肤肿瘤和细菌入侵的生物酶和光热增强化学动力学疗法（CDT）。通过将MoS2@MnFe2O4纳米复合材料掺入壳聚糖接枝二氢咖啡酸（CS-DA）和负载葡萄糖氧化酶（GOx）的醛Pluronic F127（F127-CHO）胶束的动态席夫化学交联水凝胶中，成功制备了多功能混合水凝胶。杂化水凝胶的pH响应性生物降解诱导GOx持续释放，可以持续消耗瘤内葡萄糖，产生H2O2，并增加酸度。在逐渐增强的酸性环境中，MoS2@MnFe2O4纳米复合材料加速释放催化铁离子，通过类芬顿反应催化H2O2分解成剧毒自由基dotOH，从而诱导细胞死亡。值得注意的是，通过与时空可控光热热疗相结合，CFMG水凝胶表现出生物酶和光热协同增强皮肤肿瘤的CDT，并在体外（98.8％）和体内（97.6％）表现出几乎完全的肿瘤抑制。此外，由于阳离子壳聚糖和自由基 dotOH 的增加，CFMG 水凝胶在体外和体内也表现出有效的细菌根除（≥99%）。综上所述，CFMG 水凝胶显示出同时治疗皮肤癌和抗菌感染的巨大潜力。
Activatable theranostic strategy with high specificity and sensitivity for simultaneous skin cancer therapy and anti-infection remains a major challenge. Here, we developed an injectable multi-responsive micelle/nanocomposite hybrid hydrogel (CFMG) for bioenzyme and photothermal augmented chemodynamic therapy (CDT) of both skin tumor and bacterial invasion. The multifunctional hybrid hydrogel was successfully fabricated through incorporating MoS2@MnFe2O4nanocomposites into a dynamic Schiff-based chemical cross-linked hydrogel of chitosan-grafted-dihydrocaffeic acid (CS-DA) and aldehyde Pluronic F127 (F127-CHO) micelles loaded with glucose oxidase (GOx). The sustained release of GOx induced by the pH-responsive biodegradation of the hybrid hydrogel could continuously consume the intratumoral glucose, produce H2O2, and increase acidity. In the gradually enhanced acidic environment, the accelerated release of catalytic iron ions from MoS2@MnFe2O4nanocomposites catalyzed the decomposition of H2O2into highly toxic radical dotOH via Fenton-like reaction to induce cell death. Remarkably, by combining with a spatiotemporal controllable photothermal hyperthermia, the CFMG hydrogel exhibited bioenzyme and photothermal synergistically enhanced CDT of skin tumor, and demonstrated an almost complete tumor suppression bothin vitro(98.8%) andin vivo(97.6%). Moreover, due to the cationic chitosan and the augmented production of radical dotOH, the CFMG hydrogel also demonstrated an effective bacterial eradication (≥99%) bothin vitroandin vivo. Taken together, the CFMG hydrogel indicated a great potential for simultaneous skin cancer treatment and antibacterial infection.
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作者：
S. Agarwala;John M. Kirkwood
通讯作者：
S. Agarwala;John M. Kirkwood
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DOI：
10.1002/advs.201700848
发表时间：
2018-05
期刊：
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--
作者：
Shao J;Ruan C;Xie H;Li Z;Wang H;Chu PK;Yu XF
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