气体信号分子如一氧化氮（NO）和一氧化碳（CO）能够诱导线粒体介导的细胞凋亡。具体而言，NO和CO通过结合细胞色素c氧化酶，抑制细胞呼吸作用和电子传递，从而最终触发细胞凋亡。近期研究证实双重气体信号分子的共递送可以协同治疗癌症、细菌感染和组织修复。然而，传统的双重气体信号分子共递送策略通常依赖于结合具有不同理化性质的供体分子，导致其释放机制分离。这种释放动力学和空间分布的不匹配使得理解两种气体信号分子在病理生理条件下的相互作用变得复杂。

近日，中国科学技术大学胡进明教授和王育才教授等人合作，报道了一种通过胶束纳米颗粒平台实现CO和NO共递送的新策略，该平台整合了有氧光氧化和厌氧光催化反应。在630 nm光照射下，胶束内核中的四苯基四苯并卟啉钯(II)（PdTPTBP）既作为光敏剂（PS），催化生成单线态氧（¹O₂）以氧化3-羟基黄酮（HF）基元并释放CO；同时又作为光催化剂（PC），通过光催化过程释放NO。值得注意的是，CO释放会消耗局部氧气，避免PC的氧猝灭并提高NO释放效率。这种同步的细胞内CO和NO共递送加剧了线粒体功能障碍，在癌症治疗中展现出显著潜力（图1）。

作者制备了含有CO供体和NO供体的两亲性嵌段共聚物，并利用自组装制备了胶束纳米粒子（CO/NO），其能够在630 nm光照下通过有氧光氧化和厌氧光催化反应同时释放CO和NO（图2）。

进一步研究发现，仅使用CO/NO胶束治疗而不进行照射时，未观察到显著的细胞死亡，表明其具有良好的细胞相容性。然而，光照处理后细胞死亡率超过96.1%，这是由CO和NO释放的协同作用所驱动的。研究结果表明，CO和NO的协同作用通过破坏肿瘤细胞的线粒体功能，导致线粒体膜电位降低，随后释放Ca²⁺和细胞色素c进入细胞质。这一级联反应进一步激活了半胱天冬酶-3（caspase-3），最终诱导肿瘤细胞的凋亡（图3）。

在此基础上，作者使用4T1肿瘤小鼠模型评估了CO和NO共递送在体内的抗肿瘤潜力，研究结果表明，CO/NO胶束光照处理治疗的肿瘤表现出显著的凋亡和增殖减少， CO和NO的共递送能够有效且协同地抑制肿瘤生长（图4）。

这项工作为气体信号分子时空共递送提供了一种新方法，为研究气体信号分子在治疗中的协同作用提供了强有力的工具。这项工作为气体信号分子时空共递送提供了一种新方法，为研究气体信号分子在治疗中的协同作用提供了强有力的工具。