肿瘤细胞通常表现出异常的代谢模式和独特的细胞死亡机制，这为设计创新的治疗策略提供了关键机会。Tsvetkov等人的最新研究表明，铜（Cu）依赖的细胞死亡是通过Cu与三羧酸（TCA）循环中的脂酰化成分直接相互作用而发生的[1]。这种相互作用会触发二氢脂酰胺S-乙酰转移酶（DLAT）的聚集，随后导致含铁硫（Fe–S）簇的蛋白质耗尽，最终引起蛋白质毒性应激和细胞死亡[2]。这种新发现的现象被称为铜死亡。
铜死亡在机制上与其他已知的细胞死亡途径不同，它依赖于Cu和线粒体代谢过程，在癌症生物学中起着重要作用，可能为癌症治疗开辟新的途径[[3], [4], [5]]。然而，在肿瘤细胞中诱导铜死亡的治疗效率可能会受到多种因素的阻碍。这些因素包括依赖糖酵解的代谢表型以及许多肿瘤本身较高的谷胱甘肽（GSH）水平，这两者都会降低Cu诱导细胞死亡所需的氧化应激[6,7]。此外，缺乏有效的Cu输送系统往往导致细胞内Cu积累不足，从而降低了铜死亡诱导的效果[[8], [9], [10]]。
异常的葡萄糖代谢是许多恶性肿瘤的特征。即使在充足的氧气条件下，癌细胞也更倾向于利用糖酵解而不是氧化磷酸化来生成中间代谢物和能量，这种现象被称为瓦尔堡效应[11,12]。这种依赖糖酵解的表型会通过限制线粒体代谢活性来减弱铜死亡的诱导效果。然而，癌细胞具有较高的代谢可塑性，抑制糖酵解可以迫使代谢转向增加线粒体活性，从而增强对铜死亡的敏感性[13]。此外，高水平的细胞内GSH也是许多肿瘤的特征之一。GSH通过结合和隔离Cu，起到内源性螯合剂的作用，从而削弱了铜死亡的效果[14]。因此，将肿瘤代谢从糖酵解转变为线粒体呼吸并消耗内源性GSH是提高铜死亡效率的关键策略。
近年来，生物材料和纳米级输送系统取得了快速进展，在肿瘤和传染病等疾病治疗应用方面取得了显著进展[15]。其中，超声（US）引导的微泡破坏（UTMD）是一种极具潜力的靶向药物输送方法，它利用US作用于微/纳米级的造影剂[16,17]。相变纳米液滴（NDs）是一种兼具诊断和治疗功能的纳米级US造影剂。当暴露于US辐射下时，其核心会从液态转变为气态，用于对比增强超声（CEUS）成像[18]。同时，UTMD产生的空化效应和声孔效应可以提高目标组织内微血管和细胞膜的通透性，从而改善药物或基因的渗透性[19]。此外，UTMD还能生成活性氧（ROS）和热效应，这些效应可以抑制肿瘤血管生成并诱导细胞凋亡。增加的ROS生成会加速Fe–S簇蛋白的丢失和GSH的消耗，进一步加剧铜死亡[6,20]。因此，假设应用UTMD不仅可以增加Cu的输送和吸收，还能生成额外的ROS来消耗细胞内GSH，从而增强铜死亡的效果。据我们所知，目前尚无报道研究UTMD在协同诱导铜死亡中的作用。
在这里，我们构建了具有pH和US响应性的紫草素（SHK）负载金属多酚纳米液滴（Cu-EGCG-SHK-NDs），并将其与UTMD结合以诱导铜死亡。Cu-EGCG-SHK-NDs的外壳由羧甲基壳聚糖（O-CMC）构成，核心为全氟己烷（PFH），形成了壳核结构。该结构内含糖酵解抑制剂SHK，并涂覆了铜配合物表没食子儿茶素没食子酸酯（Cu-EGCG）网络（MPN）。SHK可以通过调节丙酮酸激酶M2（PKM2）的表达来抑制肿瘤细胞的糖酵解过程，表现出显著的抗肿瘤活性[21,22]。然而，其稳定性较差和生物利用度低限制了其治疗潜力[23]。将SHK纳入Cu-EGCG-SHK-NDs有效解决了这些问题。表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）是茶叶多酚的主要成分，通过多种途径具有强大的抗癌潜力[24]。EGCG可以螯合金属离子并自组装成MPN[25,26]。在界面处，这些网络可以形成对酸敏感的纳米涂层，这对于靶向肿瘤微环境非常有利[27,28]。在本研究中，我们利用EGCG和Cu之间的螯合作用构建了MPN，将其涂覆在NDs上，作为载体促进Cu的有效细胞内积累。由于增强的渗透性和保留（EPR）效应，NDs被动地被输送到肿瘤部位，然后UTMD引起的空化和声孔效应进一步促进了NDs深入肿瘤组织，并促进了肿瘤细胞的吸收。在酸性的肿瘤微环境中，Cu-EGCG涂层的降解促进了Cu和SHK的释放。同时，US引起的NDs汽化和破裂实现了UTMD和CEUS成像，共同实现了双pH和US响应性的治疗输送策略。Cu-EGCG-SHK-NDs与UTMD的结合通过三种协同机制诱导铜死亡并抑制肿瘤生长：（1）抑制糖酵解，使细胞代谢转向线粒体呼吸；（2）促进ROS生成，导致细胞内GSH耗尽；（3）增加细胞内Cu的积累（图1）。
