智能氧化铈-光敏剂纳米探针用于高选择性、高效率光动力治疗

铈是稀土元素中丰度最高的元素，由于其化合物具有较强的氧化还原能力，从而受到各个领域的广泛关注。在铈的各类化合物中，氧化铈纳米颗粒具有催化活性高、吸收光谱可调、+3和+4氧化态易相互转化以及毒性较低等优点，在生物医药领域具有重要的应用价值。近日，兰州大学唐瑜教授（点击查看介绍）团队基于纳米氧化铈的类过氧化氢酶生物特性，制备了一种智能氧化铈-光敏剂纳米探针，可用于高选择性、高效率的光动力治疗。

根据Ce³⁺与Ce⁴⁺的比例，氧化铈纳米颗粒可以表现出不同的类酶性质。铈在+3价态的比例高于+4价态时，氧化铈作为类超氧化歧化酶可以清除细胞内超氧化物和自由基，起到抗氧化作用。随着+4价态铈离子比例的提高，氧化铈的类过氧化氢酶的作用逐渐显著，可以持续有效地催化肿瘤细胞内源性双氧水分解产生氧气。此外，氧化铈纳米颗粒在低pH值时也会作为类氧化酶引起DNA损伤。迄今为止，将具有类过氧化氢酶特性的氧化铈纳米颗粒与荧光能量共振转移机制结合用于光动力治疗探针的研究鲜有报道。

唐瑜教授团队设计出智能氧化铈-光敏剂纳米探针（CeO_x-EGPLGVRGK-PPa），将氧化铈的类过氧化氢酶特性与荧光共振能量转移效应相结合，可以实现高选择性的光动力学治疗。在这个工作中，氧化铈纳米颗粒作为类过氧化氢酶分解肿瘤内源性过氧化氢以缓解肿瘤乏氧，且作为载体将光敏剂精准运送到肿瘤部位，同时作为荧光共振能量转移的受体实现光敏剂荧光和单线态氧的抑制。通过连接在氧化铈纳米颗粒与光敏剂之间的多肽链设计，纳米探针可以从到达肿瘤细胞前的“沉默状态”，到在肿瘤细胞内通过肿瘤细胞生物标志物（金属基质蛋白酶MMP-2）切断多肽连接体转换为“激活状态”，促使光敏剂荧光恢复，并产生单线态氧，从而实现肿瘤的特异性诊断和治疗。

CeO_x-EGPLGVRGK-PPa不仅可以实现肿瘤内源性MMP-2的特异性检测和肿瘤原位荧光成像，同时具备显著的光动力治疗效果。鉴于该智能氧化铈-光敏剂纳米探针对肿瘤细胞的高选择性和光动力学治疗的高效性，该成果有望为进一步具有诊断和治疗功能的刺激响应性纳米探针的设计构筑提供新思路。

这一成果近期发表在Inorg. Chem. 上，文章的第一作者是兰州大学硕士研究生樊一凡。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

A Smart Photosensitizer-Cerium Oxide Nanoprobe for Highly Selective and Efficient Photodynamic Therapy

Yifan Fan, Pengyun Li, Binbin Hu, Tao Liu, Zhuo Huang, Changfu Shan, Jing Cao, Bo Cheng, Weisheng Liu, Yu Tang

Inorg. Chem., 2019, 58, 7295-7302, DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b00363

导师介绍

唐瑜

https://www.x-mol.com/university/faculty/11223