今天给大家分享一篇最近发表在JACS上的文章，题为：Oxidative Polymerization in Living Cells。本文的通讯作者是来自清华大学的许华平教授。

细胞环境中富含各类生物大分子和活性物种，为化学反应提供了无限可能性。如果将化学反应从实验室烧瓶转移到细胞内微环境中，就能成为调节细胞活动的强大工具。其中，细胞内聚合由于其多样性和可调性，为化学家理解、分析和调节细胞世界提供巨大的可能性。

然而，在活细胞内进行聚合反应仍然具有较高的挑战性，面临着难以通过细胞膜运输高浓度单体、聚合过程易被细胞内代谢物质淬灭，以及需要额外辐射/热触发且效率低下等难题。而氧化聚合可能是突破这些难题的关键，它可以利用细胞内活性氧 (ROS) 构建聚合物骨架，并且仅在具有高 ROS 浓度的特定微环境(例如癌细胞)中进行反应。据所知，目前还没有报道无外部触发的情况下就能在细胞内合成非天然聚合物，或是利用这种细胞内聚合的产物进行抗癌治疗的例子。

而本文作者利用有机碲化物的配位特性和超灵敏的氧化还原反应性，开发了一种由活细胞内的ROS 触发的有机碲化物的氧化聚合反应。基于碲金配位相互作用，实现了含碲分子的跨膜运输，营造了细胞内聚合单体局部高浓度的反应条件(图1)。

图1.用于氧化聚合的 Te 纳米储层 (TNR) 的合成示意图。

氧化聚合过程中，碲金配位相互作用显著降低。反应产物(Te-O聚合物)从金表面脱离，通过抑制含硒蛋白干扰细胞内抗氧化系统，并进一步通过自我放大机制维持聚合的氧化条件(图2)。鉴于健康细胞和癌细胞之间氧化应激的内在差异，这种反应可以选择性地发生在癌细胞中。随着氧化聚合的进行，细胞内的抗氧化系统会不断受到抑制，最终ROS的积累会诱导癌细胞选择性凋亡。

从动物实验结果可以看到， Te纳米储层(TNR)相较于其他对照组，具有更明显的肿瘤抑制效果(图3a &b)。同时，体内氧化聚合没有引起小鼠体重的下降(图3c)，此外，血液化学分析和血液学分析证明在治疗期间没有肝毒性、心脏毒性、肾毒性和血液毒性，具有良好的生物安全性。 

图3. 细胞内氧化聚合的体内癌症治疗效果。

综上所述，作者结合了有机碲化物的配位能力和超灵敏的氧化响应能力，开发出了一种在肿瘤细胞中特异性进行氧化聚合反应的新策略。获得的 Te-O 聚合物能够通过 Te(+4)和硒蛋白之间的相互作用抑制细胞内抗氧化系统，保证足够的 ROS 进行聚合。相较于传统的细胞内聚合反应，这种聚合方法不需要高浓度的单体，也不需要外部刺激来启动反应，为细胞内聚合的聚合方法与应用领域带来了新的可能性。

作者: HYH    审校: LXY

DOI: 10.1021/jacs.1c04821.

Link: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c04821.