Fe(II) 和单宁酸包裹的 MOF 作为青蒿素载体，提供亚铁离子以增强三阴性乳腺癌的治疗

介绍

铁死亡是一种新发现的细胞死亡亚型，可导致铁依赖性脂质氢过氧化物 (LPO) 的积累，从而导致细胞结构和完整性受损 [1,2,3]。新出现的证据表明，几种小分子对铁死亡的激活是各种实验癌症模型中抑制肿瘤的有效方法，并且对铁死亡作为一种新型抗癌疗法的潜力产生了很高的期望 [4,5,6]。三阴性乳腺癌 (TNBC) 是缺乏靶向治疗的最具侵袭性的乳腺癌亚型，通常与肿瘤复发、远处转移和治疗耐药有关 [7]。先前的研究指出，xCT 胱氨酸/谷氨酸逆向转运蛋白在众多 TNBC 细胞中高度表达，在维持谷胱甘肽 (GSH) 水平和氧化还原平衡方面发挥重要作用 [8]。细胞内 GSH 含量的减少可使 TNBC 细胞对铁死亡敏感，从而杀死肿瘤细胞 [8]。值得注意的是，铁死亡还可以绕过 TNBC 对常规程序性细胞凋亡的抵抗 [9]。因此，基于诱导铁死亡的策略或药物可能对难治性TNBC的临床治疗具有治疗潜力。

青蒿素 (ART) 是一种含有过氧化基团的倍半萜内酯，是从中国传统植物Artemisia annua 中分离出来的 并在多种癌细胞系中证明了理想的抗肿瘤活性 [10, 11]。越来越多的证据表明，癌细胞比正常细胞含有明显更多的细胞内铁池，而铁介导的内过氧化物桥的裂解允许 ART 在多种癌细胞系中选择性地导致细胞死亡 [12, 13]。铁离子依赖性抗肿瘤活性引起了对 ART 调节的铁死亡的越来越多的关注 [13]。从机制上讲，ART 可以不依赖自噬的方式诱导溶酶体降解铁蛋白，增加细胞亚铁离子水平，使细胞对铁死亡敏感 [11]。

然而，ART 是否会在 TNBC 中诱导铁死亡仍不清楚。此外，水溶性差和细胞内亚铁离子的可用性不足等一系列因素限制了ART在抗肿瘤治疗中的进一步应用[13]。 ART 纳米复合物有望成功用作基于 ART 的抗肿瘤药物的前瞻性纳米药物递送系统 [14,15,16]。近年来，金属有机骨架 (MOF) 是一类多孔聚合物材料，由于其大孔径、高表观表面积和小分子选择性吸收的证明而备受关注 [17,18,19]。作为MOF类材料的代表，沸石咪唑骨架（ZIF-8）具有pH响应性、载药量高、生物相容性好等特点，被广泛应用于纳米药物的开发[20,21,22,23] ]。此外，在 MOF 上结合可调节表面的能力允许控制表面特性及其赋予的多功能性 [24, 25]。 MOF 表面上金属-酚类配位涂层的超分子组装最近引起了人们的兴趣，因为它具有所需的特性，例如刺激响应分解、胶体稳定性和生物相容性 [26, 27]。 MOF上的金属-酚类配位材料可能是传递疏水性ART的理想载体。

受此启发，我们开发了亚铁离子-鞣酸配位隐形 ZIF-8 纳米系统封装 ART（TA-Fe/ART@ZIF），用于调节 TNBC 细胞中的铁死亡，如图 1 所示。ZIF-8 是由于其良好的生物相容性和 pH 响应性释放，被选为纳米载体来封装 ART。亚铁离子-TA 配位涂层被固定在 ART@ZIF 的表面上，目的是分散稳定性和亚铁离子（Fe（II））的供应。在细胞中制备的纳米系统内化后，载体的酸性降解将促进 ART 的释放和 Fe(II) 的积累。细胞中 Fe(II) 水平的上调将通过裂解铁介导的内过氧化物桥将 ART 分解为自由基，显着增强铁死亡的作用。总之，TA-Fe/ART@ZIF介导的铁死亡的发现可能为开发针对TNBC的新疗法提供新的视角。

TA-Fe/ART@ZIF纳米粒子的制备及其协同诱导肿瘤细胞凋亡/铁死亡的示意图

材料和方法

试剂

青蒿素（99%）、2-甲基咪唑（98%）、硝酸锌（ZnNO3；98%）、Ta（98%）、硫酸亚铁（FeSO4；98%）和无水甲醇由阿拉丁试剂有限公司提供.（中国上海）。

TA-Fe/ART@ZIF 纳米粒子的制备

为了制备 ART@ZIF 纳米粒子，将 200 mg ART 溶解在 1 mL 无水甲醇中，然后将 2 g 2-甲基咪唑（溶剂为 8 mL 无水甲醇）缓慢加入所得 ART 溶液中。在磁力搅拌下，缓慢加入0.2g硝酸锌（溶剂为1mL无水甲醇）。最后，将溶液体积调至 15 mL，搅拌 10 min，得到浅白色溶液。以 10,000 rpm 离心后，将样品用甲醇洗涤三次。取上清液测定ART含量，沉淀剂冷冻干燥至固态备用。

为了制备 TA-Fe/ART@ZIF 纳米颗粒，将 TA 溶液（去离子水中 40 毫克/毫升，2 毫升）缓慢加入到 ART@ZIF 溶液（10 毫克/毫升，4 毫升）中。搅拌 20 分钟后，将 5 毫克/毫升的 FeSO 4 缓慢加入上述溶液中。反复搅拌 30 分钟后，得到深紫色溶液。最后，通过以 10,000 rpm 离心收集沉淀。沉淀用去离子水洗涤3次，冷冻干燥，得到TA-Fe/ART@ZIF备用。

特征化

TEM（JEM-1230；JEOL，东京，日本）用于确定纳米颗粒每个部分的形态和元素组成。动态光散射和 zeta 电位（DLS；Zetasizer Nano system Malvern Instruments, Malvern, UK）用于评估纳米颗粒的粒径和电稳定性。傅里叶变换红外光谱（VERTEX 70；Bruker，Bremen，Germany）和热重分析用于分析纳米颗粒的成分组成。使用 PHI 5000 Versa Probe III (Physical Electronics) 进行 X 射线光电子能谱 (XPS) 测量。 TA-Fe/ART@ZIF材料的元素组成是通过使用EDX（Carl Zeiss Model：Neon-40）进行的。

封装效率和负载能力的测量

高效液相色谱 (HPLC)（安捷伦 1200；安捷伦 Technologies, Santa Clara, CA) 用于测量上清液中的 ART 量。 ART的载药量和包封率计算如下：

TA-Fe/ART@ZIF 纳米颗粒的体外释放和 pH 响应

将用 2 mg 纳米颗粒包裹的处理过的透析膜放入 50 mL 的磷酸盐缓冲盐水 (PBS) 中，pH 值分别为 7.4 和 5.0，并在 37°C 下连续振荡。在实验开始后 15 分钟、30 分钟、45 分钟、1 小时、2 小时、4 小时、6 小时、8 小时和 10 小时，对透析膜外的溶液取样。采用高效液相色谱法测定缓冲液中ART的含量。

细胞培养

MDA-MB-231 和 L929 细胞系来自美国典型培养物保藏中心（美国典型培养物保藏中心，马纳萨斯，弗吉尼亚州，美国）。细胞在 RPMI-1640 培养基（Solarbio，Beijing，China）中在 37°C 和 5% CO2 湿度下培养，该培养基补充有 10% 胎牛血清（Cyclone，犹他州，美国）、100 μg/mL 丙酮酸钠，青霉素和链霉素（Solarbio Beijing，China）。

体外细胞毒性试验

根据文献方法[28, 29]，使用3-(4, 5-二甲基噻唑-2-基)-2,5-二苯基溴化四唑(MTT)测定法测定细胞活力。

MDA-MB-231 细胞和 L929 细胞在 96 孔板（每孔 5,000 个细胞）的标准细胞培养基中培养，并在 5% CO2 中在 37°C 下培养 24 小时。弃去孔中的液体，每孔 100 μL 含 PBS 和不同浓度 ART、TA-Fe/ZIF、TA-Fe/ART@ZIF、去铁胺的无血清培养基（DFO，MedChemExpress，上海，中国)、N-苄氧羰基-Val-Ala-Asp(O-Me) 氟甲基酮（Z-VAD-FMK，MedChemExpress，上海，中国）和 ferrostatin-1（Fer1，MedChemExpress，上海，中国）被添加到 96 - 孔板。 48 小时后，加入 10 微升 MTT（5 毫克/毫升）并再孵育 4 小时。最后，使用自动酶标仪（BioTek Instruments Inc.，USA）测量每个孔的吸光度。结果以细胞存活率的百分比表示。

钙黄绿素-乙酰氧基甲基 (Calcein-AM) 染色分析

MDA-MB-231细胞在24孔板（2 × 10 ⁴ 每孔细胞）并孵育 24 小时。随后，将细胞用不同浓度的 TA-Fe/ART@ZIF 纳米粒子处理 24 小时。弃去培养基后，将细胞用 Calcein-AM（Beyotime Biotechnology，上海，中国）在 4°C 下暗处染色 20 分钟，并在荧光倒置显微镜（Olympus，Tokyo，Japan）下观察。

细胞凋亡流式细胞术

MDA-MB-231细胞以2.5 × 10 ⁵ 的密度置于六孔板中 相同条件下每孔细胞数。用 PBS 处理后，应用 ART、TA-Fe/ZIF 和 TA-Fe/ART@ZIF 24 小时。随后，从六孔板中离心并收集细胞。碘化丙啶和Annexin-V双染（Annexin V-FITC Kit；Beckman Coulter, Marseille, France）后，流式细胞仪检测。

体外活性氧 (ROS) 测定法

使用ROS荧光探针（二氯二氢荧光素二乙酸酯（DCFH-DA，Beyotime Biotechnology，Shanghai，China）检测细胞中的ROS含量。MDA-MB-231细胞在六孔板（2.5 × 10 ⁵ 每孔细胞）并在 37°C 下在 5% CO2 中孵育 24 小时。弃去孔中的液体，细胞处理如下：空白对照组（无血清培养基）、阳性对照组和实验组（不同浓度的纳米颗粒）。在 37°C 下孵育 8 小时后，将 0.1% DCFH-DA 添加到每个孔中，并将细胞孵育 30 分钟。用PBS去除对DCFH-DA无反应的细胞，并在荧光倒置显微镜（Olympus，Tokyo，Japan）下观察。

丙二醛 (MDA) 和 GSH 含量测定

MDA检测试剂盒（TBA法；建成生物工程，南京，中国）和GSH检测试剂盒（Beyotime Biotechnology，上海，中国）用于测定细胞内MDA和GSH水平。用 PBS、ART、TA-Fe/ZIF 和 TA-Fe/ART@ZIF 处理后，收集并计数 MDA-MB-231 细胞。胞内MDA和GSH含量按试剂盒说明书测定。

蛋白质印迹分析

用不同纳米颗粒处理的 MDA-MB-231 细胞用 RIPA 裂解缓冲液裂解。确定蛋白质浓度后，不同样品的蛋白质用10% SDS-PAGE凝胶分离并转移到硝酸纤维素膜上。加载样品蛋白的硝酸纤维素膜用 0.5% BSA 蛋白溶液封闭 1 小时，硝酸纤维素膜和一抗在 4°C 下孵育 24 小时。我们用 TBST 从硝化纤维膜上冲洗掉一抗，并与相应的二抗一起在常温下放置 2 小时。洗去纤维素膜上的二抗后，将硝酸纤维素膜置于化学发光溶液中，凝胶成像系统下观察。

体内抗肿瘤实验

所有动物实验均经潍坊医科大学伦理委员会批准。健康雌性裸鼠（年龄：4 周；体重：13-17 克；Vital River，北京，中国）给予 5 × 10 ⁶ MDA-MB-231 细胞在 150 µl 磷酸盐缓冲盐水中。当肿瘤体积增加到 70-120 mm ³ ，将小鼠随机分为四组。每组小鼠分别用 PBS、ART（20 毫克/千克）、TA-Fe/ZIF（80 毫克/千克）和 TA-Fe/ART@ZIF（100 毫克/千克）处理。每三天通过腹膜内注射对每只小鼠进行治疗。 14 天后，杀死所有小鼠。收集肿瘤组织和重要器官进行苏木精和伊红染色。

统计分析

所有实验至少重复三次。使用SPSS 22.0版软件（IBM Corp.，Armonk，USA）对所有数据进行统计分析。结果表示为平均值 ± 标准偏差。 P 值 <0.05 表示有统计学意义。

结果与讨论

TA-Fe/ART@ZIF 纳米粒子的表征

首先，ART@ZIF 纳米粒子是在室温下由甲醇、醋酸锌、2-甲基咪唑和 ART 根据文献程序合成的 [30]。然后通过涡旋 TA 和亚铁离子在 ART@ZIF 模板周围快速形成稳定的金属-多酚超分子膜。与报道的磁性纳米粒子 [31,32,33] 相比，TA-Fe/ART@ZIF 是通过自组装方法在 MOF 表面形成 TA-Fe 膜制备的，而无需进行剧烈的化学或水热反应。更重要的是，TA-Fe/ART@ZIF纳米载体可以在低pH值下触发，释放ART和Fe(II)，进而被ART的内过氧化物催化生成以C为中心的自由基，显着增强铁死亡.使用第一次离心的上清液通过 HPLC 测量的包封效率为 66.7%。 TA-Fe/ART@ZIF纳米颗粒得到上清液，计算得到的ART载药量为11.4%。根据 FTIR 光谱（图 2a），ART 的特征吸收峰，即 1,738 cm ^-1 处的羰基键 以及 724 cm ⁻¹ 处的过氧桥 [34]，在 TA-Fe/ART@ZIF 纳米粒子中观察到，表明 ART 成功地封装在纳米粒子中。接下来，热重分析的结果表明，当温度升高到大约 400°C 时，ART 完全消失（图 2b）。与TA-Fe/ZIF纳米粒子相比，发现ART占TA-Fe/ART@ZIF纳米粒子总重量的7.1%，与HPLC分析结果基本一致。

一 ART、ZIF-8 和 TA-Fe/ART@ZIF 的 FTIR； b ART、TA-Fe/ZIF 和 TA-Fe/ART@ZIF 的热重分析 (TGA)

TEM 结果表明 ZIF-8 和 ART@ZIF 表现出相似的均匀六边形构型，粒径分布在大约 100 nm 处确定（图 3a、b）。 TA-Fe/ART@ZIF 纳米粒子呈球形，粒径分布为 150 nm。与完整的 ART@ZIF 相比，涂有 Fe(II) 和 TA 的 TA-Fe/ART@ZIF 表现出明显的常规核壳结构，TA-Fe 膜的尺寸约为 30 nm（图 3a）。此外，我们对形成的纳米粒子进行了面积元素映射分析。面积元素映射证实 TA-Fe/ART@ZIF 纳米粒子的外围被 Fe 元素包围，表明 Fe(II) 和 TA 被成功隐藏（图 3b）。 XPS 测量用于研究 TA-Fe/ART@ZIF 复合材料中的表面元素组成和相互作用。 TA-Fe/ART@ZIF 的宽扫描 XPS 光谱在附加文件 1 中描述：图 1s。出现在 285、408、531、737 和 1036 eV 附近的主要峰分别与 C 1s、N 1s、O 1s、Fe 2p 和 Zn 2p 相关，证明了 TA-Fe/ART@ZIF 纳米复合材料的形成.此外，TA-Fe/ART@ZIF 的 EDS 映射图像显示在附加文件 1：图 2s 中。可以清楚地发现，对应于碳（C）、氮（N）、氧（O）、铁（Fe）和锌（Zn）等元素的峰与XPS光谱非常吻合。通过增加 Fe(II) 的量，我们发现 TA-Fe/ART@ZIF 纳米颗粒的流体动力学直径增加（附加文件 1：图 3s）。为了进一步确认涂层，我们测量了各种纳米粒子的 zeta 电位。由于 TA 的酸性，在 ART@ZIF 颗粒上形成的 TA-Fe(II) 层将表面 zeta 从 + 21 mV 电位转移到 - 19.5 mV（附加文件 1：图 4s）。正如之前的文献报道[30]，TA 结构中丰富的多酚基团不仅赋予基材涂层能力，而且能够与过渡金属离子（Fe、Zn）配位形成金属-酚类络合物。当 Zn ²⁺ 和 Hmim 混合形成溶液，一团 Zn ²⁺ 离子会在 ART@ZIF 粒子表面配位；因此，ART@ZIF 的 zeta 电位为 + 21 mV。 TA (pKa 8.5) 的酚基被负去质子化，因此可以与带正电的 Zn ²⁺ 相互作用 ，促进 ART@ZIF 表面上 TA-Fe 薄膜的生长。由于药物递送有利于载体，稳定性是其药用的重要因素。通过在 PBS 中分散一周来证明纳米颗粒的稳定性。如附加文件 1 所示：图 5s，随着时间的推移，粒径呈现出理想的尺寸和稳定性。

一 ZIF-8、ART@ZIF 和 TA-Fe/ART@ZIF 纳米粒子的 TEM 图像和尺寸分布。比例尺：100 纳米； b 碳和铁元素在 TA-Fe/ART@ZIF 纳米颗粒中的分布。比例尺：100 纳米

一 TA-Fe/ART@ZIF 纳米粒子在 pH 7.4 和 5.0 中体外释放 ART。 b ART、TA-Fe/ZIF 和 TA-Fe/ART@ZIF 纳米粒子在 0、12.5、25、50 和 100 μg/mL 的 MDA-MB-231 细胞中的细胞毒性。 c 用不同浓度的 TA-Fe/ART@ZIF 处理的 L929 细胞的活力。 d 用 0、25、50 和 100 μg/mL 浓度的 TA-Fe/ART@ZIF 纳米颗粒处理的 MDA-MB-231 细胞的钙黄绿素-AM 染色

DCFH-DA荧光检测ART、TA-Fe/ZIF和TA-Fe/ART@ZIF纳米粒子处理MDA-MB-231细胞中ROS的产生

TA-Fe/ART@ZIF 体外的释放和细胞毒性

接下来，为了研究 TA-Fe/ART@ZIF 是否具有 pH 响应分解行为，我们检查了 ART 在中性和酸性条件下从纳米颗粒中的释放。如图 4a 所示，在酸性条件下，纳米颗粒可以在 1 小时内快速释放大约 58% 的 ART。然而，在中性条件下，纳米颗粒只能缓慢释放微量的 ART。另外，在用氢氧化钠处理透析膜外溶液时，pH =5.0组的溶液与氢氧化钠反应产生大量白色沉淀。而pH =7.4组则未观察到这种现象。

根据我们的假设，白色沉淀是一种氢氧化锌沉淀，由锌离子和碱在酸性条件下从纳米颗粒中解离而成。总的来说，这一证据成功地表明我们的纳米颗粒在酸性条件下具有解离能力。

在 TA-Fe/ART@ZIF 纳米系统的设计中，TA-Fe(II) 和 ZIF 结构在肿瘤微环境的酸性条件下被烧蚀以释放包裹的 ART 和 Fe(II)。细胞中 Fe(II) 水平的上调将通过裂解铁介导的内过氧化物桥将 ART 分解为自由基，显着增强铁死亡的作用。因此，进行MTT测定以研究纳米系统对MDA-MB-231细胞和L929细胞的细胞毒性。与 ART 相比，TA-Fe/ART@ZIF 纳米颗粒对 MDA-MB-231 细胞显示出更大的细胞毒性（图 4b），对正常细胞显示出较低的细胞毒性（图 4c）。 TA-Fe/ART@ZIF 纳米颗粒抑制 MDA-MB-231 细胞的活性 53.9%，而相同浓度的 ART 仅抑制 24.1% 的整个细胞。钙黄绿素-AM染色实验结果证实，随着TA-Fe/ART@ZIF纳米颗粒浓度的增加，MDA-MB-231细胞的存活量逐渐下降（图4d）。

TA-Fe/ART@ZIF 在 MDA-MB-231 细胞中增强 ROS 生成

已知 ART 通过产生由铁介导的内过氧化物桥裂解产生的 ROS 来发挥其抗癌活性 [35, 36]。因此，我们研究了 TA-Fe/ART@ZIF 通过 2',7'-二氯二氢荧光素二乙酸酯 (DCHF-DA) 探针诱导 ROS 产生的效率 [37]。如图 5 所示，与未处理组相比，在 ART 和 TA-Fe/ZIF 处理的细胞中观察到略强的荧光信号，表明 ART 和 Fe(II) 离子可以诱导 ROS 的产生。相比之下，在细胞中发现暴露于 TA-Fe/ART@ZIF 纳米药物的强荧光信号作为所需 ROS 产量的证据，这是由 Fe(II) 介导的 ART 内过氧化物裂解产生的。细胞中制备的纳米系统会被降解并积累 Fe(II)，显着增强 ROS 的产生。 ART 及其衍生物的抗癌作用归因于它们通过各种细胞过程诱导细胞凋亡的能力，包括 DNA 损伤反应、溶酶体介导的分解代谢过程大自噬和氧化应激 [13, 35, 38]。也有报道称，ART 中铁介导的内过氧化物桥的裂解可影响多种癌细胞的细胞内氧化平衡至铁死亡[11]。这种基于氧化失衡的铁死亡诱导可以通过添加 Fe(II) 进一步放大。 Fe(II)在激活ART的同时，还可以与细胞内的过氧化氢反应，通过Fenton反应生成羟基自由基，增强ART对肿瘤细胞的凋亡诱导作用。

TA-Fe/ART@ZIF 诱导 MDA-MB-231 细胞凋亡和铁死亡

同时，为了研究细胞死亡和 Fe(II) 的作用，我们利用铁螯合剂去铁胺、细胞凋亡抑制剂 Z-VAD-FMK 和铁死亡抑制剂 ferrostatin-1 来拯救这些细胞。正如预测的那样，去铁胺是一种 Fe(II) 的清除剂，可以明显地阻止细胞死亡，表明 Fe(II) 的重要作用。此外，细胞凋亡和铁死亡抑制剂使 MDA-MB-231 细胞的存活率分别从 31.4% 提高到 56.3% 和 76.0%（图 6a），突出了细胞凋亡和铁死亡在 TA-Fe/ART 中的重要性@ZIF 纳米粒子介导了细胞死亡。此外，我们通过流式细胞术采用基于膜联蛋白 V-FITC 的测定来定量确定细胞凋亡的程度。结果表明，TA-Fe/ART@ZIF 纳米颗粒可以诱导 21.8% 的 MDA-MB-231 细胞凋亡（附加文件 1：图 6s）。这个百分比高于ART记录的百分比，表明细胞凋亡参与了TA-Fe/ART@ZIF纳米颗粒介导的过程，但不是主要原因。

一 抑制剂 DFO（去铁胺）、Fer-1（Ferrostatin-1）和 Z-VAD-FMK 分别在用 100 μg/mL TA-Fe/ART@ZIF 纳米粒子处理后挽救了 MDA-MB-231 细胞的活力。 b ART、TA-Fe/ZIF 和 TA-Fe/ART@ZIF 纳米粒子导致 MDA-MB-231 细胞中的 MDA 过多。 c ART、TA-Fe/ZIF 和 TA-Fe/ART@ZIF 纳米颗粒消耗细胞内 GSH。 d ART、TA-Fe/ZIF和TA-Fe/ART@ZIF纳米粒子处理MDA-MB-231细胞中GPX4蛋白的表达水平

铁死亡的一个共同特征是内源性脂质过氧化[39]。 MDA 是脂质过氧化的产物 [40]，用于评估铁死亡的程度。结果显示 TA-Fe/ART@ZIF 纳米粒子的 MDA 水平比对照组高约 2.5 倍（图 6b）。推测这是由于存在富含纳米载体的 Fe(II) 和脂质自由基水平的相应升高。作为细胞中主要的抗氧化成分之一，细胞内谷胱甘肽随着铁死亡而降低[41]。考虑到 GSH 在铁死亡中的重要作用，我们评估了用 TA-Fe/ART@ZIF 纳米颗粒处理后的细胞内 GSH 水平。与载体处理的细胞相比，GSH 显着降低（图 6c）。这为 GSH 的消耗和氧化失衡提供了强有力的证据，这主要集中在 TA-Fe/ART@ZIF 纳米粒子对 ART 的 Fe(II) 介导的激活上。接下来，进行蛋白质印迹以了解 TA-Fe/ART@ZIF 纳米粒子对 GPX4 活性的影响 [42]。我们观察到 TA-Fe/ART@ZIF 纳米颗粒对 GPX4 活性的抑制比 ART 更显着（图 6d）。这些数据也与谷胱甘肽消耗的最高程度一致。

体内抗肿瘤实验

我们通过抑制荷瘤裸鼠皮下异种移植肿瘤，评估了我们的纳米颗粒在体内对 MDA-MB-231 细胞的抗肿瘤功效。在 14 天的治疗期间，相对于其他组，TA-Fe/ART@ZIF 纳米粒子可以显着抑制 MDA-MB-231 异种移植肿瘤的生长，这是由于 Fe(II)-ART 反应产生大量 ROS（图. 7a)此外，所有实验组的体重没有显着差异（图 7b），表明 TA-Fe/ART@ZIF 的副作用可以忽略不计。 To further study the therapeutic effect, the tumor and other normal tissues were examined by H&E staining after being treated for 14 d. As shown in Fig. 8, TA-Fe/ART@ZIF caused the largest region of cell death in the tumor tissue, while there was no obvious damage and apoptosis in the normal tissues. Overall, these results demonstrated that the TA-Fe/ART@ZIF-mediated therapy not only led to anticancer efficacy, but also have a low level of acute systematic toxicity in the SFT-MB-mediated therapy.

一 Relative tumor volume after treated with treated with PBS, ART, TA-Fe/ZIF, and TA-Fe/ART@ZIF nanoparticles. b Relative mice body weight of various groups

H&E stains of organs and tumors from various mice groups. Scale bar:50 μm

Conclusion

In summary, ferroptosis provides a potential remedy for TNBC treatments, since it has exclusive advantages to overcome inevitable barriers of the currently prevalent therapy. Here, we designed a ferrous-supply nanocarrier for ART based on TA–Fe(II) coated on the ZIF nanoparticles with ART encapsulated via coordination-driven self-assembly for enhanced ferroptosis. The nano-carrier could be dissolved in the weak acidic microenvironment to release ART and Fe(II), which is further caused a high level of intracellular ROS and MDA, accompanied with decreasing of GSH and GPX4, leading to potent tumor growth inhibition and anticancer efficacy in vitro and in vivo. This work provides a novel approach to enhance the potency of ferroptotic nano-medicine and new directions for TBNC therapy. Biocompatibility and comprehensive mechanisms of TA-Fe/ART@ZIF-induced ferroptosis should be ensured for further investigation.

数据和材料的可用性

所有数据完全可用，不受限制。

缩写

MOF:

Metal–organic frameworks

TNBC:

Triple-negative breast cancer

ART:

Artemisinin

TA:

Tannic acid

ZIF:

Zeolitic imidazolate framework-8

TA-Fe/ART@ZIF:

Tannic acid and ferrous ion coated on the zeolitic imidazolate framework-8 with artemisinin encapsulated

ROS:

Reactive oxygen species

LPO:

Lipid hydroperoxides

GSH:

Glutathione

TEM：

透射电子显微镜

FTIR：

傅里叶变换红外光谱

HPLC:

High-performance liquid chromatography

PBS:

Phosphate-buffered saline

MTT:

3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide

DFO:

Deferoxamine

Fer-1:

Ferrostatin-1

Z-VAD-FMK:

N-Benzyloxycarbonyl-Val-Ala-Asp(O-Me) fluoromethyl ketone

Calcein-AM:

Calcein-acetoxymethyl

DCFH-DA:

Dichloro-dihydro-fluorescein diacetate

MDA:

Malondialdehyde

BSA:

Bovine serum albumin

TBST:

Tris-buffered saline Tween

SDS-PAGE:

Polyacrylamide gel electrophoresis

GPX4:

Glutathione peroxidase 4