Diagnostic Imaging and Therapeutic Effects of Nanocatalysts by Intracellular in situ Catalytic Reactions

doi:10.7503/cjcu20220676

Abstract

Abstract:

Nanocatalysts offer possibilities to realize intracellular in situ catalytic reactions for artificially regulating cellular activities at the molecular level. Artificial nanocatalysts have shown excellent catalytic performances in diagnostic imaging and treatment under different physiological and pathological conditions due to their low cost， good stability， and safe yield production. In this review， we summarized the key progress in nanocatalysts with the activities of natural enzymes for cancer and oxidative stress treatments， and the proposed concept of accurate diag⁃nostic imaging based on nanocatalyst-mediated intracellular catalytic reaction， as well as the challenges and prospects of nanocatalysts for further applications in the health care field were discussed.

Key words: Nanocatalyst, Intracellular catalysis, Diagnosis, Cancer, Oxidative stress

CLC Number:

O643

TrendMD:

ZHANG Endong, LYU Fengting, HUANG Yiming, BAI Haotian, WANG Shu. Diagnostic Imaging and Therapeutic Effects of Nanocatalysts by Intracellular in situ Catalytic Reactions[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(12): 20220676.

Figures/Tables 5

Fig.1 Diagnostic imaging and therapeutic effects of nanocatalysts by intracellular in situ catalytic reactions

Fig.2 Illustration of ROS⁃induced cross⁃linking of PTT⁃SGH and catalytic hydrolysis of ester⁃caged fluorophore FN and activate the turn⁃on fluorescence inside cancer cells for selective diagnosis(A), and confocal laser scanning microscopy(CLSM) images of distinguishing A549 cells in a mixed culture incubated with FN and PTT⁃GSH(B)(scale bars: 30 μm)[31]

Fig.3 Schematic illustration of self⁃replenishing nanocatalyst Fe3O4/Ag/Bi2MoO6 in the catalytic cycle to continuously maintain sufficient intracellular oxygen for catalytic cancer therapy[39]

Fig.4 Schematic illustration of light controlled intracellular gold nanocatalyst to regulate ROS scavenging behavior by supramolecular host⁃guest interaction(A) and the changes of the ROS level in MCF⁃7 cells with the different irradiation time under the condition of exogenous, and alternately irradiated with UV and visible light(B)[56]

Fig.5 Preparation of dual nanocatalytic system with tris(bipyridine)⁃ruthenium[Ru(bpy)3] complex and β⁃galactosidase(A), schematic illustration of intracellular dual catalysis for fluorogenic reactions to restore the fluorescence of fluorescein and coumarin(B), and confocal of inactive fluorescent probes Hela cells which were treated with dual nanocatalysts(C)[68]

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