本文报道了一项关于活性氧（reactive oxygen species, ROS）放大型HKUST-1纳米酶用于增强结肠癌治疗的原创研究。该研究由西南医科大学附属医院药学部杨静、王杰、陶超等人完成，通讯作者为吴思琼和周美玲，发表于 Biomaterials Advances 第182卷（2026年），文章编号214671。

该研究属于纳米医学与肿瘤治疗领域。结肠癌是一种高死亡率的恶性胃肠道肿瘤，常用化疗药物奥沙利铂（oxaliplatin, OXA）虽能通过形成DNA交联抑制复制和转录，但缺乏选择性、存在脱靶毒性且易产生耐药。活性氧策略如光动力治疗（photodynamic therapy, PDT）和化学动力学治疗（chemodynamic therapy, CDT）具有较大潜力，但肿瘤微环境（tumor microenvironment, TME）中高水平的谷胱甘肽（glutathione, GSH）会清除活性氧，削弱氧化应激。因此，该研究的目的是构建一种既能放大ROS生成又能消耗GSH的多功能纳米平台，以增强结肠癌治疗效果。研究选择HKUST-1这种铜基金属有机框架（metal-organic framework, MOF）作为载体和纳米酶，共负载光敏剂二氢卟吩e6（chlorin e6, Ce6）和化疗药OXA，并用透明质酸（hyaluronic acid, HA）表面修饰，形成HHOC纳米平台。

研究流程首先从HHOC的制备与表征开始。HKUST-1通过聚乙烯吡咯烷酮（polyvinylpyrrolidone, PVP）介导的方法合成，优化PVP用量为80 mg，获得平均粒径91.84±19.73 nm的纳米颗粒。将HKUST-1与OXA和Ce6混合搅拌13小时后得到共载药纳米粒HOC，再与HA搅拌24小时得到HHOC。通过扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）、透射电子显微镜（transmission electron microscopy, TEM）、X射线衍射（X-ray diffraction, XRD）、氮气吸附-脱附、zeta电位、紫外-可见光谱（UV–vis）和傅里叶变换红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR）等对材料进行表征。结果显示HHOC粒径为139.91±29.91 nm，元素分布均匀，OXA的载药量为49.95±0.78%，包封率为90.53±2.8%；Ce6的载药量为24.21±0.39%，包封率为97.29±0.12%。HA修饰后zeta电位降至−30.57±0.68 mV，有利于稳定性。随后研究药物释放与稳定性，在pH 7.4和pH 5.0、有无H₂O₂和GSH、有无808 nm激光照射等条件下进行透析释放实验，并用ICP-MS检测Cu²⁺释放。结果发现HHOC具有pH响应、光热响应和TME响应的多响应释放特性，且在PBS和含10%胎牛血清的PBS中7天内zeta电位变化小，稳定性良好。

然后研究HHOC的催化性能。在•OH生成实验中，以3,3′,5,5′-四甲基联苯胺（TMB）为探针，加入H₂O₂后，HHOC随时间在655 nm处吸光度增加，表明其具有类过氧化物酶活性，能催化生成•OH。加入GSH后，•OH生成进一步增强，说明HHOC可通过Cu²⁺与GSH反应生成Cu⁺，再与H₂O₂发生类Fenton反应，既消耗GSH又放大ROS。光动力实验采用单线态氧荧光探针（singlet oxygen sensor green, SOSG），在660 nm激光照射下，游离Ce6和HHOC均能产生¹O₂，且荧光强度随时间增强，说明HHOC保留了Ce6的光动力能力。光热实验中，HKUST-1和HHOC在808 nm激光照射下温度随浓度和功率密度升高而升高，1000 μg/ml HHOC溶液10分钟可升至62°C，经过五个加热-冷却循环后温度稳定，计算得到HHOC的光热转换效率为29.76%，表明其具有优良的光热治疗（photothermal therapy, PTT）潜力。

细胞层面研究首先考察细胞摄取。以CT26结肠癌细胞为模型，用不同浓度HHOC处理8小时，结果显示荧光强度随浓度增加而增强，呈现浓度依赖性。用24 μg/ml HHOC处理不同时间，荧光强度随时间增加，说明摄取具有时间依赖性。内吞抑制剂实验显示氯丙嗪、制霉菌素和阿米洛利对HHOC摄取无明显影响，但4°C条件下摄取显著降低，表明摄取依赖能量。HOC组与HHOC组相比，HHOC荧光强度高3.6倍，加入过量HA竞争后荧光下降至19.03%，证明HHOC主要通过HA与CD44受体相互作用实现靶向摄取。细胞内ROS检测采用DCFH-DA探针，仅在HHOC加660 nm和808 nm激光照射组出现明显绿色荧光，说明联合光疗可显著提高细胞内ROS水平。加入¹O₂淬灭剂L-肌肽或•OH淬灭剂DMSO后，ROS分别下降51.05%和33.74%，说明PDT产生的¹O₂在本系统中相对更多。细胞内GSH检测显示，HHOC组GSH下降18.75%，HHOC加激光组下降38.30%，证实HKUST-1纳米酶介导的CDT能消耗GSH，且激光照射可增强这一效应。

随后进行细胞毒性和功能实验。CCK-8实验显示，HKUST-1在2 μg/ml以上浓度时细胞活力显著下降，加808 nm激光后毒性更强。Ce6加660 nm激光组细胞活力显著低于Ce6单独组，证明PDT效应。HHOC加660 nm和808 nm双激光组细胞活力最低，显著低于HHOC加单一激光组，说明PTT与PDT具有协同作用。克隆形成实验显示，HHOC组相对克隆形成率为66.33%，显著低于HOC组；HHOC加双激光组进一步降至34.66%，表明HA修饰和联合光疗可有效抑制CT26细胞增殖。划痕实验显示，HHOC加双激光组24小时迁移率仅为3.62%，远低于其他组，说明多模式联合治疗可显著抑制肿瘤细胞迁移。

动物实验分为体内分布、体内抗肿瘤和体内安全性三个部分。体内分布研究建立CT26荷瘤BALB/c小鼠模型，肿瘤体积约100 mm³时尾静脉注射游离Ce6或HHOC，荧光成像显示HHOC在2小时时肿瘤部位荧光达到峰值，且显著高于游离Ce6组，3小时后游离Ce6组荧光几乎消失，而HHOC组仍有较强荧光，说明HHOC通过HA-CD44靶向增强肿瘤蓄积并延长循环时间。体内抗肿瘤研究将小鼠随机分为11组，包括PBS、HKUST-1、Ce6、OXA、HOC、HHOC及不同激光组合组，于第0、3、6天给药，激光组在给药后2小时进行照射。结果显示HHOC加660 nm和808 nm双激光组肿瘤抑制率高达94.51%，肿瘤重量显著低于对照组。红外热成像显示该组肿瘤平均温度达52.88°C，超过42°C的肿瘤耐受阈值。肿瘤组织H&E染色显示该组出现明显坏死和血管破坏，Ki67表达显著降低，TUNEL凋亡细胞最多。体内安全性方面，各组小鼠体重无明显差异，血常规指标白细胞、红细胞和血小板计数无显著差异，主要器官H&E染色未见明显病理损伤，表明HHOC具有良好的生物相容性和短期安全性。

研究结论指出，HHOC通过HA修饰靶向CD44受体，在激光照射下，Ce6介导的PDT与HKUST-1纳米酶介导的CDT协同生成大量¹O₂和•OH，同时消耗GSH，HKUST-1介导的PTT实现热消融并增强ROS治疗效果。该平台在体外和体内均显示出高效的CT26细胞摄取和肿瘤蓄积，实现显著的肿瘤抑制。该研究的科学价值在于提出了一个将ROS放大与抗氧化防御削弱相结合的多模式治疗策略，为结肠癌纳米递送系统设计提供了新思路。应用价值在于HHOC整合了化疗、光动力治疗、光热治疗和化学动力学治疗，有望提高结肠癌治疗效果并减少毒副作用。研究的亮点包括：利用HKUST-1本身的多重功能——药物载体、纳米酶、光热剂和Cu²⁺源；通过HA修饰实现主动靶向并显著提高细胞摄取；系统验证了HHOC在消耗GSH的同时放大ROS的机制；在体内模型中取得了94.51%的肿瘤抑制率。此外，研究还讨论了HHOC临床转化面临的挑战，如大规模制备、复杂生物流体中的稳定性和免疫原性风险，并指出未来应进一步研究其长期代谢、蓄积和慢性毒性。