納米材料介導(dǎo)的鐵死亡在抗菌領(lǐng)域引起了研究者的極大興趣，其能夠誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)外細(xì)菌發(fā)生離子穩(wěn)態(tài)失衡和脂質(zhì)過氧化。然而，目前與鐵死亡相關(guān)的抗菌策略往往會不加區(qū)分地對健康細(xì)胞造成損傷，從而嚴(yán)重影響其生物相容性。有鑒于此，四川大學(xué)鄧怡研究員、白丁教授和楊為中教授設(shè)計了一種能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)鐵死亡、由Fe2O3、Ti3C2-MXene和葡萄糖氧化酶(GOx)組成的生物異質(zhì)結(jié)(F-bio-HJ)，并將其用于誘導(dǎo)靶向細(xì)胞內(nèi)外細(xì)菌的鐵死亡，以促進(jìn)感染性糖尿病皮膚再生。
本文要點(diǎn)：
（1）Fe2O3/Ti3C2-MXene@GOx(FMG)可催化產(chǎn)生大量ROS以攻擊胞外細(xì)菌的膜，并且能夠在近紅外(NIR)光照射下促進(jìn)同步生成的Fe2+/Fe3+滲透到細(xì)菌中，從而通過鐵死亡、Fe2+過載和脂質(zhì)過氧化導(dǎo)致浮游細(xì)菌死亡。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)MG也可通過鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(FPN)將Fe2+轉(zhuǎn)運(yùn)到胞內(nèi)細(xì)菌中，從而促進(jìn)胞內(nèi)細(xì)菌的鐵死亡。在GOx消耗葡萄糖后，F(xiàn)MG能夠產(chǎn)生饑餓保護(hù)作用，進(jìn)而通過激活腺苷酸活化的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)通路幫助巨噬細(xì)胞逃避鐵死亡。
（2）體內(nèi)實驗結(jié)果表明，F(xiàn)MG可有效促進(jìn)糖尿病感染性皮膚再生，并且不會引發(fā)正常細(xì)胞的鐵死亡。綜上所述，該研究設(shè)計的策略可通過精準(zhǔn)引導(dǎo)鐵死亡以終止細(xì)胞外感染，從而能夠顯著提高鐵死亡介導(dǎo)的治療策略的生物相容性，有望為治療難治性感染提供一種新的有效方法。
Wenyu Dai. et al. Engineered Bio-Heterojunction Confers Extra- and Intracellular Bacterial Ferroptosis and Hunger-Triggered Cell Protection for Diabetic Wound Repair. Advanced Materials. 2024
DOI: 10.1002/adma.202305277
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202305277
