Mn met lage coördinatie single-atom nanozymen maken beeldvormingsgeleide kankertherapie mogelijk

Een onderzoeksteam onder leiding van Prof. Wang Hui van de HEFEI Institutes of Physical Science (HFIPS) van de Chinese Academy of Sciences (CAS), in samenwerking met onderzoekers onder leiding van Prof. Qian Junchao van HFIPS en Prof. Qu Songnan van de University of Macau, Succesvol ontwikkeld met succes een nieuwe lage coördinatie-single-coördinatie met een unieke “MoLecular Conital” -strategie.

Het werk, geholpen door elektronenparamagnetische resonantie (EPR) -metingen bij de steady-state Strong Magnetic Field Facility (SHMFF), is geweest gepubliceerd in Geavanceerde wetenschap.

Traditioneel metaal-nitrogen (Mn_X) Katalysatoren met één atoom worden meestal aangetroffen in stabiele MN₄ configuraties. Deze structuren hebben echter beperkte actieve plaatsen en hebben de neiging om tussenproducten te verliezen tijdens katalytische processen als gevolg van zwakke substraatbinding, die de algemene katalytische prestaties belemmert.

Om dit aan te pakken, hebben de onderzoekers een nieuwe strategie ontwikkeld die zorgvuldig moleculaire liganden selecteert om te cheleren met mangaanatomen, waardoor mangaan-gedoteerde koolstofstippen (SA MN-CD’s) met één atoom worden gecreëerd met een laag gecoördineerde Mn-N₂ configuratie.

Deze ultrasmale SA MN-CD’s hebben atomisch verspreide mangaancentra, uitstekende oplosbaarheid in water en sterke biocompatibiliteit. Wat nog belangrijker is, ze vertonen een hoge peroxidase-achtige katalytische activiteit door Fenton-achtige reacties effectief te bemiddelen, een prestatie bevestigd via geavanceerde EPR-analyse.

Het materiaal vertoont ook opmerkelijke bijna-infrarood (NIR) fluorescentie beeldvormingscapaciteiten op zowel cellulaire als dierlijke niveaus, waardoor precieze, beeldgeleide tumorkatalytische therapie mogelijk is.

Deze studie benadrukt het immense potentieel van mangaangebaseerde nanozymen met lage coördinatie voor NIR-begeleide kankertherapie en onderstreept het cruciale belang van structureel ontwerp op atoomschaal bij het bevorderen van katalytische therapie met één atoom voor biomedische toepassingen.