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2022年8月刚刚过半，北京师范大学毛兰群教授团队在Angew. Chem. Int. Ed.上连发3篇高水平研究成果。下面让我们学习一下。
2022年8月15日，Angewandte Chemie International Edition在线发表题为“Highly Efficient Electrosynthesis of Nitric Oxide for Biomedical Applications”研究成果(Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202210980)。报告了一种基于单铁原子的仿生催化剂（Fe SAC）的电化学系统，用于高效和可控地生成NO。结果表明，设计的Fe SAC在电化学还原亚硝酸盐方面表现出优异的电催化能力，其中NO的最大生成率达到了2.1 μM·(min·μg)-1。实现了电化学产生的一氧化氮(NO)的有效抗菌。 
在自然系统中，催化中心具有铁或铜的反硝化酶，如铜绿假单胞菌中的细胞色素cd1亚硝酸酶，通常作为有效的生物催化剂来激活亚硝酸盐（NO2-)或硝酸盐(NO3-)底物并生成NO。受此启发，研究团队设计了单原子铁锚定在N掺杂的多孔碳(NC)材料上的一种铁基单原子催化剂(Fe SAC)模拟反硝化酶的活性结构，并探索其电化学反硝化反应。Fe SAC可以通过催化NO2-的电化学还原来有效地生成NO。
DFT结果从理论上揭示了单铁原子对NO2-的吸附吉布斯自由能显着降低是Fe SAC催化效率高的主要原因。此外，该电化学系统中NO的释放动力学是可调节的，实现了约20倍的优异NO生成速率。利用电化学产生的NO，观察到代表性革兰氏阴性和革兰氏阳性菌株的压倒性消除。NO的有效和可控电化学生成扩展了NO在治疗和机械应用中的研究。
2022年8月12日，Angewandte Chemie International Edition在线发表题为“Electrochemical Conjugation of Aptamers on Carbon Fiber Microelectrode Enables Highly Stable and Selective In Vivo Neurosensing”研究成果(Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202208121)。研究团队提出了一种纯电化学共轭策略，开发了一种高度稳健的基于适配体的微传感器(aptCFEDA2.0)，用于体内传感多巴胺(DA)，表现处出色的稳定性和选择性。
研究团队提出的电化学共轭策略主要采用两步电化学过程，1. 在碳纤维电极(CFE)上，通过儿茶酚（多巴胺，DA）的初始电化学耦合生成一层薄的醌中间体；2. 在受控电位下与含硫醇的寡核苷酸快速耦合。这种电化学方法显着简化并提高了碳表面修饰的效率，允许在5分钟内在CFE上直接缀合高水平的适配体。此外，适体和碳表面之间的共价键可以大大提高了传感的稳定性和灵敏度，为连续探测动物活脑中的神经化学物质提供了一个强大的系统。
作者使用DA适体作为概念验证，证明了这种aptCFEDA可以选择性地识别DA，并提高了检测灵敏度，表现出卓越的体外和体内稳定性，为持续探测动物活脑中的DA动力学提供了一个强大的系统。
鉴于适体序列的广泛可编程性和可植入传感器在体内分析神经化学物质中的日益重要的应用，该电化学共轭适体-碳表面提供了一个强大的平台，可以在分子水平上以高时空分辨率对各种神经化学物质进行神经分析。
此前，2022年8月4日，Angewandte Chemie International Edition也在线发表题为“Intracellular Delivery of Glutathione Peroxidase Degrader Induces Ferroptosis In Vivo”的研究成果(Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202206277)。在这篇研究论文中，该研究团队报告了一种基于蛋白水解靶向嵌合体(PROTAC)的蛋白质降解剂，可消耗内源性谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)并诱导癌细胞铁死亡。将GPX4降解剂(dGPX4)包裹在一种新型的活性氧(ROS)可降解脂质纳米颗粒中，称为dGPX4@401-TK-12。dGPX4@401-TK-12的体内给药可有效地抑制肿瘤生长，而没有明显的副作用。
铁死亡是一种由铁依赖性磷脂过氧化作用驱动的受调控的非凋亡性细胞死亡的新形式。然而，其治疗潜力受到体内调节细胞铁死亡的低效率的极大限制。谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)是一种硒酶，可通过将磷脂和胆固醇氢过氧化物还原为无毒的脂质醇来保护细胞免于铁死亡。研究团队推断，对GPX4表达或降解的控制可能会损害脂质过氧化物的减少，从而导致细胞铁死亡。为了验证这种潜力，研究人员设计了一种基于嵌合体蛋白水解策略(PROTAC)化学降解GPX4的小分子。GPX4降解剂（dGPX4）可以通过蛋白酶体蛋白降解消耗肿瘤细胞GPX4，与使用ML162抑制GPX4相比，铁死亡诱导效率提高了5倍。
为了提高dGPX4诱导铁死亡的生物相容性和细胞选择性，研究人员将dGPX4包裹在一种新型的活性氧(ROS)可降解脂质纳米颗粒中，称为dGPX4@401-TK-12。据报道，癌细胞中的细胞内ROS水平大约是正常细胞的5000倍。因此，dGPX4@401-TK-12纳米颗粒的细胞内递送使癌细胞中的脂质纳米颗粒选择性降解以释放dGPX4，从而增强GPX4在癌细胞中的降解和铁死亡诱导。dGPX4@401-TK-12的体内递送对肿瘤GPX4降解非常有效，抑制肿瘤生长而没有明显的副作用。通过PROTAC降解剂的可生物降解纳米颗粒递送GPX4降解的策略可以进一步扩展到铁死亡的其他重要调节蛋白，用于机制研究和潜在的靶向癌症治疗剂的开发。
Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202210980; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202208121; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202206277.
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