铁死亡是一种铁依赖的以细胞内活性氧（ROS）累积为特征的程序性细胞死亡。在该过程中，Fe²⁺/Fe³⁺通过与过氧化氢（H₂O₂）发生芬顿反应而产生ROS。近年来，新兴的铁基纳米材料被广泛开发用于肿瘤铁死亡治疗（FT）。然而，由于肿瘤细胞中H₂O₂含量有限、芬顿反应速率相对较低以及活性谷胱甘肽过氧化物酶（GPX4），铁基纳米材料的肿瘤FT很难收到理想的疗效。因此，急需开发可同时提高肿瘤细胞内H₂O₂水平、加速芬顿反应速率和降低GPX4活性的新型纳米材料，从而诱导高效肿瘤FT。

  南方医科大学沈折玉教授课题组长期聚焦于磁共振成像(MRI)造影剂及其肿瘤铁死亡治疗应用研究，在近期工作基础上（Nanoscale Horiz. 2022, 7, 403-413; Nano Letter. 2021, 21, 9551-9559; Adv. Mater. 2021, 33, 2007768; Small 2020, 16, 1906870; Biomaterials 2020, 244, 119979; Biomaterials 2020, 235, 119783; ACS Nano2020, 14, 7-11; Nat. Commun. 2019, 10, 1241; Small 2019, 15, 1903422; ACS Nano 2018, 12, 11355-11365; ACS Nano 2018, 12, 8129-8137; Adv. Mater. 2018, 30, 1803163; Adv. Mater. 2018, 30, 1704007; ACS Nano 2017, 11, 10992-11004），受物理学中“回旋加速器”概念的启发，沈折玉教授课题组提出了回旋加速肿瘤细胞中ROS生成的新概念，以实现高效肿瘤FT。沈折玉教授带领课题组成员设计并开发了一种自组装纳米粒子（即SA-SFN-FGNP），该纳米粒综合利用肿瘤微环境（TME）和内涵体酸性条件、芬顿反应、胱氨酸/谷氨酸逆转运体(System X_C^-)以及GPX4，在肿瘤细胞中回旋加速ROS的生成，实现了高效肿瘤FT。同时，SA-SFN-FGNP具有非常高的纵向弛豫率（r₁, 33.43 mM^-1 s^-1, 3.0 T），实现了肿瘤FT的MRI可视化。该研究成果以“Cycloacceleration of Reactive Oxygen Species Generation Based on Exceedingly Small Magnetic Iron Oxide Nanoparticles for Tumor Ferroptosis Therapy”为题发表于Small 2022。

  南方医科大学硕士研究生周惠敏和卢旋旖为本文的共同第一作者，南方医科大学沈折玉教授、邱小忠教授、南方医院许乙凯教授和厦门大学周子健副教授为共同通讯作者。这项工作得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金、浙江省自然科学基金和广州市重点研发计划等项目的资助。