MOF-Mediated Destruction of Cancer Using the Cell’s Own Hydrogen Peroxide

赫拉 过氧化氢 活力测定 羟基自由基 癌细胞 细胞毒性 纳米颗粒 激进的 材料科学 细胞毒性T细胞 细胞 化学 体外 生物物理学 生物化学 纳米技术 癌症 生物 遗传学
作者
Hadi Ranji‐Burachaloo,Farhad Karimi,Ke Xie,Qiang Fu,Paul A. Gurr,David Dunstan,Greg G. Qiao
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:9 (39): 33599-33608 被引量:148
标识
DOI:10.1021/acsami.7b07981
摘要

A novel reduced iron metal-organic framework nanoparticle with cytotoxicity specific to cancer cells is presented. This nanoparticle was prepared via a hydrothermal method, reduced using hydroquinone, and finally conjugated with folic acid (namely, rMOF-FA). The synthesized nanoparticle shows the controlled release of iron in an acidic ex-vivo environment. Iron present on the rMOF-FA and released into solution can react with high levels of hydrogen peroxide found specifically in cancer cells to increase the hydroxyl radical concentration. The hydroxyl radicals oxidize proteins, lipids, and/or DNA within the biological system to decrease cell viability. In vitro experiments demonstrate that this novel nanoparticle is cytotoxic to cancer cells (HeLa) through generation of OH• inside the cells. At low concentrations of rMOF-FA, the cancer cell viability decreases dramatically, with no obvious reduction of normal cell (NIH-3T3) viability. The calculated half-maximum inhibitory concentration value (IC50) was 43 μg/mL for HeLa cells, which was significantly higher than 105 μg/mL for NIH-3T3. This work thus demonstrates a new type of agent for controlled hydroxyl radical generation using the Fenton reaction to kill the tumor cells.
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