环境纳米技术与健康效应实验室宋茂勇研究组在铜纳米材料生物效应与机制方面取得新进展，相关研究结果以“Cu Nanowires Trigger Efficient Cuproptosis via Special Intracellular Distribution and Excessive Cu Ion Release”为题，在线发表于Nano Letters期刊。
“铜死亡”是一种由于细胞内铜稳态被破坏而导致的新型细胞程序性死亡方式，这种新的细胞死亡方式为建立基于破坏胞内铜稳态的癌症治疗方案提供了新思路。大多数研究发现通过铜纳米材料载体可以将铜离子递送到细胞内，进而破坏胞内铜稳态诱导细胞发生铜死亡。但是，这些铜纳米材料在胞内释放铜离子的生物学过程仍不清楚。
针对这一科学问题，研究团队利用自主研发的散射光成像技术在单颗粒水平示踪了铜纳米线（CuNWs）和铜纳米颗粒（CuNPs）在活细胞内释放铜离子的动态过程。研究发现，CuNWs和CuNPs均能完全内吞到癌细胞中，但由于尺寸和形貌上的差异，进入细胞的CuNPs主要赋存在溶酶体中，而CuNWs进入细胞后则直接分布在细胞质中。这种特殊的胞内赋存状态有利于CuNWs在细胞质中释放大量铜离子，造成铜离子过载而破坏胞内铜稳态，线粒体损伤并诱导二氢硫辛酰胺S-乙酰转移酶蛋白聚集，最终导致细胞发生铜死亡。相对而言，包裹在溶酶体中的CuNPs难以将铜离子释放到细胞质中，导致铜纳米颗粒无法更有效地诱导癌细胞发生铜死亡。该研究为设计诱导癌细胞铜死亡的功能性纳米材料提供了新的视角。
该论文第一作者为中国科学院生态环境研究中心博士生陈子涵，通讯作者为宋茂勇研究员和王丰邦助理研究员。该研究得到了国家自然科学基金项目（22125606、22241604、22376212、22193050）和中科院稳定支持基础研究青年团队[fw1] （YSBR-086）的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c02503