近日，中国科学技术大学国家同步辐射实验室田扬超和田立娇课题组在英国皇家化学会期刊 Nanoscale 以封面论文形式发表创新科研成果。

生物自组装材料受生物矿化启发，是有机生命与无机物质作用的产物。这种合成以生物有机体为“纳米”工厂，在生物基因网络精准调控下，由生物活性分子介导的晶体的成核与生长。生物合成过程具备成本低廉、绿色和可持续的特性, 生物合成的材料生物兼容性强，这些特点赋予了其在不同领域的广泛应用前景。原核生物和真核生物已被证实能够组装多种功能纳米材料，如 CdS_xSe_1-x 量子点、CuSe 光热剂、金纳米粒子和磁性纳米结构。其中，生物合成硫化亚铁纳米粒子(FeS NPs)因具有吸的芬顿特性和独特的电学性能，被广泛应用于环境污染治理和微生物燃料电池等领域。尽管生物合成的 FeS NPs 的研究取得了一定的进展，但其合成调控策略尚不完善，其在生物医学中的应用前景有待探索。

铁死亡疗法被认为是一种很有前景的靶向治疗策略，它依赖于铁死亡剂的芬顿特性来产生有效的氧化性羟基自由基（▪OH）并引发癌细胞凋亡。铁死亡治疗的独特之处是在肿瘤微环境(TME)中特异性生成 ▪OH，从而保证有效的抗癌作用和正常的组织安全。铁、锰和铜基铁死亡剂对多种癌症均有良好的治疗效果。其中，铁基纳米颗粒因其具有较高的生物安全性和优异的生物降解性而备受关注。迄今为止，主要的合成方法是在传统的化学合成的基础上。然而，这种合成策略有各种缺点，包括能源密集的性质、危险的有毒试剂和恶劣的条件。然而，这种合成策略有各种缺点，包括能源密集的性质、危险的有毒试剂和恶劣的条件。因此，开发制备简便、环保、具有生物相容性的绿色铁死亡试剂迫在眉睫。在生物合成优势的驱动下，我们假设生物源 FeS NPs 可能通过铁死亡治疗方法在癌症治疗中表现出良好的性能。

本工作利用 S. oneidensis MR-1 可控合成 FeS 纳米颗粒，并将其用于癌症治疗，具有良好的肿瘤治疗性能。S. oneidensis 异化金属还原菌因具备强大的金属耐受和解毒能力，成为该领域的明星菌株。通过改变铁前驱体的初始剂量即可调控 FeS 纳米粒子的合成速度和产率。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、软 X 射线显微镜（SXM）、拉曼光谱、X 射线衍射、X 射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱对合成的 FeS 进行原位和非原位表征。此外，还考察了反应缓冲液 pH、还原型谷胱甘肽含量和 H₂O₂ 含量对 FeS 纳米颗粒 Fenton 性能的影响。将生物合成 FeS 纳米颗粒运用至癌症治疗，通过检测细胞内 Fe²⁺、ROS 含量、GSH 消耗和脂质过氧化(LPO)，探明生物合成的 FeS 纳米材料在医学领域的应用前景。值得注意的是，制备的 Bio-FeS NPs 在极低浓度(12 μg mL ^-1)时对 4T1 和 HeLa 细胞都表现出良好的抗癌活性。利用国家同步辐射实验室 SXM 采集和重构了单细胞 3D 成像，可视化 FeS 纳米颗粒在细胞内时空分布。最后，对生物源 FeS 的小鼠体内治疗性能进行了研究。该工作为大规模和环境友好条件下的纳米药物制造提供了一条新思路。

• Regulating the synthesis rate and yield of bio-assembled FeS nanoparticles for efficient cancer therapy
  Zheng Dang, Yong Guan, Zhao Wu, Xia-Yu Tao, Ying Xiong, Hao-Bo Bai, Chang-Sheng Shao, Gang Liu, Qing Huang, Li-Jiao Tian*（田立娇，中国科学技术大学） and Yang-Chao Tian*（田扬超，中国科学技术大学）
  Nanoscale, 2021,13, 18977-18986
  http://doi.org/10.1039/D1NR03591F

  

  
  

• 田扬超 中国科学技术大学

  中国科学技术大学研究员，博士生导师。田扬超研究员现为中国物理学会同步辐射专业委员会常务委员。长期致力于核技术相关的大科学装置的研究。研究方向为：高空间分辨X射线成像及应用；能源材料结构及性能；微细加工及微反应系统。

• 田立娇 中国科学技术大学
  中国科学技术大学副研究员。长期从事生物自组装纳米材料和纳米医学相关研究，在生物自组装纳米材料的可控构筑、物理化学机制及其医学应用方面积累了丰富的经验，相关工作在 JACS, Environ. Sci. Technol., ACS Nano, J. Mater. Chem. A, Chem. Eng. J.等高影响力杂志发表多篇 SCI 论文。