稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換納米材料的生物毒性與其作用機(jī)制研究進(jìn)展

彭微，程嬌嬌，張凌燕,2，殷慧，孟穎，羅利霞,2,#，李淑榮,2,#，孟佩俊,2,*

1. 內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院，包頭 014040 2. 內(nèi)蒙古自治區(qū)衛(wèi)生檢測(cè)與評(píng)價(jià)工程技術(shù)中心，包頭 014040

稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換納米材料（rare-earth-elements-doped upconversion nanoparticles, REEs-UCNPs）是稀土元素?fù)诫s于晶體構(gòu)成的納米顆粒發(fā)光材料，其基本結(jié)構(gòu)由基質(zhì)、激活劑和敏化劑組成，可以通過多層修飾制備出表面修飾配體不同的納米顆粒，具有代表性的核殼式稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換納米材料的結(jié)構(gòu)如圖1所示[1]。REEs-UCNPs融稀土與納米顆粒的獨(dú)特性于一體，可以在紅外光（980 nm）的激發(fā)下發(fā)出不同顏色的可見光或紫外光，與傳統(tǒng)熒光材料相比，具有發(fā)光強(qiáng)度高、熒光壽命長(zhǎng)、激發(fā)能量低、組織穿透能力強(qiáng)、對(duì)機(jī)體組織損傷小和生物相容性好等特點(diǎn)[2-5]。近年來，REEs-UCNPs在生物成像、光動(dòng)力治療、藥物傳輸、太陽(yáng)能電池和衛(wèi)生檢測(cè)等領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛，另外，其在臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有極大的潛在應(yīng)用前景[6-11]。例如，2020年，Zhu等[5]用含孟加拉紅（RB）的殼聚糖/β-GP水凝膠修飾的UCNPs（NaYF4:Yb,Er）作為無(wú)創(chuàng)光化學(xué)封閉劑，利用其高穿透力的近紅外光實(shí)現(xiàn)了光化學(xué)組織粘合技術(shù)（PTB）無(wú)創(chuàng)修復(fù)損傷的跟腱組織，避免傳統(tǒng)技術(shù)綠光穿透時(shí)對(duì)切開皮膚暴露斷裂肌腱部位造成損傷。2021年，Xu等[6]利用NaCsWO3納米晶局域表面等離子體共振（LSPR）效應(yīng)，即吸收近紅外光后能增強(qiáng)上轉(zhuǎn)換發(fā)光（upconversion luminescence, UCL），設(shè)計(jì)出NaYF4與NaYF4:Yb,Er修飾的NaCsWO3，應(yīng)用到太陽(yáng)能鈣鈦礦電池（PSCs）中，發(fā)光強(qiáng)度提高124倍以上。在指紋成像中，2020年，Lei等[7]合成的多殼層啞鈴形REEs-UCNPs，實(shí)現(xiàn)了控制單激活劑鉺（Er）離子在不同能級(jí)之間的能量遷移。利用激發(fā)波長(zhǎng)從980 nm移動(dòng)到808 nm時(shí)，材料的熒光發(fā)射從紅色切換到綠色的獨(dú)特光學(xué)特性，達(dá)到了同時(shí)成像指紋圖案和檢測(cè)指紋中爆炸物殘留。隨著REEs-UCNPs在各領(lǐng)域應(yīng)用的日益廣泛以及納米毒理學(xué)的發(fā)展，其生物毒性或安全性逐漸引起研究者關(guān)注，目前對(duì)納米材料生物毒性研究較多的有金納米顆粒[12]、量子點(diǎn)[13]和碳納米材料[14]等，然而對(duì)于REEs-UCNPs這方面的研究與報(bào)道較少。本文對(duì)REEs-UCNPs在生物體內(nèi)的吸收-分布-代謝-排泄、生物毒性、毒作用機(jī)制與影響因素等的現(xiàn)有研究報(bào)道進(jìn)行了綜述，為合成安全可靠的REEs-UCNPs、拓展其應(yīng)用以及生物安全性評(píng)價(jià)提供思路和參考依據(jù)。

1 REEs-UCNPs的吸收-分布-代謝-排泄（Absorption-distribution-metabolism-excretion of REEs-UCNPs）

圖1 NaGdF4:Yb,Er@NaYF4核殼式稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換納米材料的結(jié)構(gòu)示意圖和相應(yīng)的透射電鏡圖[1]Fig. 1 Schematic of the core shell particles and corresponding TEM images of NaGdF4:Yb,Er@NaYF4[1]

研究REEs-UCNPs在生物體內(nèi)吸收-分布-代謝-排泄對(duì)其生物安全性評(píng)價(jià)具有重要意義，為進(jìn)一步進(jìn)行毒性機(jī)制研究提供思路。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，多數(shù)研究采用尾靜脈注射方式進(jìn)行染毒，研究顯示血液中REEs-UCNPs多在肝臟、脾臟、心臟、腎臟和腦等器官中被吸收，但其主要作用的生物靶器官是肝臟與脾臟，并在24 h內(nèi)能快速聚集[15-17]。有研究報(bào)道顯示，富含竇狀毛細(xì)血管的肝臟與脾臟的細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞之間存在直徑為0.5～3.0 μm和50～80 μm的小孔和膜孔，可形成篩板，該結(jié)構(gòu)對(duì)納米顆粒有高滲透性[16]。另外，生物體內(nèi)的網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)對(duì)REEs-UCNPs具有一定的清除作用，但當(dāng)納米顆粒粒徑遠(yuǎn)高于腎濾過閾值（5.5 nm）時(shí)，腎小球?yàn)V過受阻，因此納米顆粒更易于在肝脾臟中聚集[18]。例如，Li等[15]用釔（Y）含量代表聚乙二醇化UCNPs （PEG-UCNPs，其中UCNPs為NaYF4:Yb,Tm,Gd）在體內(nèi)的分布，按照小鼠體質(zhì)量15 mg·kg-1的劑量靜脈注射PEG-UCNPs，檢測(cè)其含量在30 d內(nèi)的變化規(guī)律，肝臟與脾臟中Y的含量在注射1 h后迅速升高，第7天仍較高，30 d后幾乎檢測(cè)不到；腎臟和肺的則是24 h后升高，第7天后顯示下降，30 d后腎臟幾乎檢測(cè)不到，肺中可檢測(cè)到較低的Y含量，結(jié)果表明PEG-UCNPs在全身各臟器均有分布，總體來說肝臟與脾臟的分布量相對(duì)最高，且脾臟多集中在紅髓。而Chen等[19]研究了小鼠尾靜脈注射PEG、聚醚酰亞胺（PEI）與葉酸（FA）修飾的多模靶向造影劑UCNPs（NaLuF4:Gd,Yb,Er）24 h與18 d后的體內(nèi)分布情況，結(jié)果顯示，與其他組織相比，肝臟中的REEs-UCNPs在這2個(gè)時(shí)間點(diǎn)均最高，約87%聚集在其中。與大多數(shù)臨床藥物一樣，對(duì)REEs-UCNPs清除的研究主要集中在肝膽排泄系統(tǒng)和腎臟排泄系統(tǒng)。研究顯示，分布于肝、腎和脾臟等器官中的REEs-UCNPs在一段時(shí)間后可從體內(nèi)排泄，其排泄速度與REEs-UCNPs的表面修飾配體無(wú)關(guān)[20]，但排泄途徑受REEs-UCNPs的粒徑與修飾配體的影響[15]。Seo等[21]的研究表明，粒徑比腎小球孔大的REEs-UCNPs開始會(huì)保留在肝臟與脾臟內(nèi)，在肝臟中的REEs-UCNPs可被庫(kù)普弗（Kupffer）細(xì)胞與肝細(xì)胞吞噬，最終排泄出。Li等[15]的研究表明，可被巨噬細(xì)胞吞噬的PEG-UCNPs在肝臟中的清除率大于脾臟。同樣，Tian等[20]用PEG、D-SP5肽和凝集素-I（UEA-I）修飾的UCNPs@SiO2（UCNPs為NaErF4: Yb@NaYF4: Yb@NaNdF4:Yb@NaGdF4: Yb）進(jìn)行了代謝相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，REEs-UCNPs主要由肝臟清除。

2 REEs-UCNPs的生物毒性（Biological toxicity of REEs-UCNPs）

目前，有關(guān)研究REEs-UCNPs生物毒性的報(bào)道較少，且現(xiàn)有的研究多為急慢性毒性試驗(yàn)，少見特殊毒性試驗(yàn)。多數(shù)研究結(jié)果顯示，在應(yīng)用劑量?jī)?nèi)REEs-UCNPs是相對(duì)安全的。2017年，F(xiàn)eng等[22]的研究表明，在PEG修飾的REEs-UCNPs（Ba2GdF7:Yb,Er）30 d慢性毒性試驗(yàn)中，該材料對(duì)血細(xì)胞未造成破壞，對(duì)F1小鼠各器官（脾、心、肺、腎和肝）的組織損傷可忽略不計(jì)。Li等[23]用聚吡咯（PPy）、DNA與多柔比星（Dox）修飾的REEs-UCNPs，按照9.4 mg·kg-1的劑量處理Balb/c裸鼠1、7和30 d后，與空白對(duì)照組比較，實(shí)驗(yàn)組組織未見明顯損傷，血清生化檢測(cè)的5項(xiàng)重要的肝功能指標(biāo)（丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（ALT）、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（AST）、總膽紅素（T-Bil）、總蛋白（TP）和白蛋白（ALB））和2項(xiàng)腎功能指標(biāo)（肌酐（CREA）和尿素（UA））均在正常值范圍內(nèi)。Tian等[20]用4種配體修飾（COOH、PEG、D-SP5、UEA-I）的UCNPs@SiO2（UCNPs為NaErF4: Yb@NaYF4: Yb@NaNdF4:Yb@NaGdF4: Yb）評(píng)價(jià)Balb/c小鼠的長(zhǎng)期體內(nèi)毒性，發(fā)現(xiàn)在靜脈注射30 d后，各實(shí)驗(yàn)組小鼠的體質(zhì)量未見明顯下降，其主要臟器（如心、肝、脾、肺和腎）未表現(xiàn)出明顯異?；驌p傷，血液生化分析表明，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。2019年，Guryev等[16]用聚馬來酸酐（PMAO）與錨蛋白重復(fù)蛋白（DARPin）9_29修飾的UCNPs（NaYF4:Yb,Er,Tm/NaYF4）進(jìn)行一般毒性與特殊毒性試驗(yàn)，腹腔與靜脈注射UCNPs的小鼠與大鼠的急性毒性試驗(yàn)結(jié)果顯示，未對(duì)大小鼠造成一定毒性影響；大鼠14 d慢性毒性試驗(yàn)顯示，UCNPs對(duì)器官和組織未造成毒性影響與形態(tài)學(xué)改變；特殊毒性試驗(yàn)結(jié)果表明，UCNPs對(duì)大鼠的生殖功能無(wú)不良影響，對(duì)小鼠無(wú)不良致突變活性，但可中度抑制小鼠細(xì)胞免疫。

在對(duì)REEs-UCNPs的生物毒性研究中，也有部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)出炎性反應(yīng)與組織功能破壞等現(xiàn)象，甚至造成動(dòng)物死亡。2018年，Yu等[24]通過比較不同濃度的UCNPs對(duì)ICR小鼠造成的急性毒性影響，發(fā)現(xiàn)用配體（Pro、Nle、Bpa、Leu和NPY）、DSPE-PEG和光敏劑MC540修飾的UCNPs （LiLuF4:Yb,Er@nLiGdF4@mSiO2）在200 mg·kg-1劑量時(shí)可使實(shí)驗(yàn)組ICR小鼠腫瘤壞死因子-α（TNF-α）表達(dá)增加，造成輕度炎癥反應(yīng)，同時(shí)小鼠肝切片出現(xiàn)肝細(xì)胞腫脹、破裂與細(xì)胞核消失等病理?yè)p傷。2019年，Chen等[19]用PEG、PEI與FA修飾的UCNPs（NaLuF4:Gd,Yb,Er）進(jìn)行不同濃度急性毒性試驗(yàn)，血液生化試驗(yàn)結(jié)果顯示，白蛋白與膽堿酯酶（CHE）含量略有下降，表明小鼠肝實(shí)質(zhì)受到輕微損傷；組織病理分析結(jié)果顯示，隨著劑量增加（10～100 mg·kg-1）小鼠的肝臟損傷更嚴(yán)重，表現(xiàn)為肝細(xì)胞逐漸出現(xiàn)彌漫性水腫、胞漿疏松、半透明與輕度充血，UCNPs染毒劑量為70 mg·kg-1與100 mg·kg-1的小鼠肺泡壁輕度增厚充血，100 mg·kg-1組的小鼠還表現(xiàn)出腎小管彌漫性增厚的病理改變，甚至出現(xiàn)死亡現(xiàn)象。

上述實(shí)驗(yàn)多是采用靜脈或腹腔注射的方式探討REEs-UCNPs對(duì)動(dòng)物的毒性影響。2019年，Lay等[25]使用秀麗線蟲進(jìn)行了為期5 d的生殖孵卵試驗(yàn)，評(píng)估了UCNPs（α-NaYF4:Yb,Er@NaLuF4）的生物相容性和機(jī)械敏感性，結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組間沒有差異，初步認(rèn)為消化道中UCNPs的攝取和積累不會(huì)影響蠕蟲的生存。

3 REEs-UCNPs的毒作用機(jī)制及其影響因素（Toxic mechanism and influencing factors of REEs-UCNPs）

目前，關(guān)于REEs-UCNPs的毒作用機(jī)制主要集中在細(xì)胞層面，有研究顯示，REEs-UCNPs與細(xì)胞模型的相互作用可造成氧化應(yīng)激、細(xì)胞膜受損與通透性改變、細(xì)胞核形態(tài)與功能改變、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等病理改變，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞死亡或活性下降。不同類型、大小、濃度、反應(yīng)時(shí)間的REEs-UCNPs處理對(duì)各種細(xì)胞模型存活率的影響如表1所示。REEs-UCNPs的安全問題會(huì)對(duì)其實(shí)際應(yīng)用造成一定影響，但與量子點(diǎn)（quantum dots, QDs）等多數(shù)納米顆粒的體內(nèi)外毒性研究類似，其毒作用與化學(xué)組成、表面修飾配體、電荷分布、粒徑和所在體系中的濃度與穩(wěn)定性有關(guān)。不同因素引起REEs-UCNPs的毒性效應(yīng)及其毒作用機(jī)制不同。

表1 稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換納米材料與細(xì)胞孵育后的細(xì)胞活力Table 1 Cell viability after incubation with rare-earth-elements-doped upconversion nanoparticles

3.1 修飾配體對(duì)REEs-UCNPs毒作用的影響

REEs-UCNPs的應(yīng)用有其獨(dú)特的一面，表現(xiàn)在為了改變其功能常對(duì)其進(jìn)行表面配體修飾以結(jié)合不同類型官能團(tuán)，且在生物緩沖液中具有良好的分散穩(wěn)定性和生物相容性[31]。如通過修飾PEG提高其生物相容性，修飾PMAO與十八烯（ODE）增加水油相的兩親性等。諸多研究顯示，REEs-UCNPs表面是否有配體修飾以及修飾配體的種類對(duì)其生物毒性的影響呈現(xiàn)出不同的效果。無(wú)配體修飾的REEs-UCNPs釋放的稀土離子和磷酸基團(tuán)相互作用會(huì)導(dǎo)致ATP失活，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡與自噬，損傷細(xì)胞的清除使機(jī)體呈現(xiàn)炎癥反應(yīng)[32-33]。2018年，Chen等[33]的研究表明，REEs-UCNPs（NaYF4:Er與NaGdF4:Yb,Er）可導(dǎo)致輕微腎炎和肝臟毒性。Xu等[34]研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度（25、50、100、200、400和800 μg·mL-1）的REEs-UCNPs（NaGdF4:Yb,Er,Mn@NaGdF4:Yb）對(duì)人肝癌細(xì)胞僅呈現(xiàn)低細(xì)胞毒性。現(xiàn)有研究表明，相同基質(zhì)材料的REEs-UCNPs往往也會(huì)呈現(xiàn)不一樣的細(xì)胞毒性，與其處理時(shí)間、濃度與染毒細(xì)胞種類等因素有關(guān)。Rafique等[35]研究的NaYF4:Yb,Er的REEs-UCNPs在高劑量（700 μg·mL-1和1 000 μg·mL-1）染毒人肝癌細(xì)胞株（HeLa、A549）、小鼠腫瘤細(xì)胞株（SCC7）和正常人細(xì)胞株（Hek293）12 h后，細(xì)胞活力受到抑制[35]。Guller等[36]對(duì)相同材料的REEs-UCNPs染毒（劑量為125 μg·mL-1）人角質(zhì)形成細(xì)胞（Hacat）120 h后，細(xì)胞存活率下降可忽略不計(jì)。

不同表面修飾配體的REEs-UCNPs的分散穩(wěn)定性與生物相容性是不同的，不僅影響材料本身的光學(xué)特性，而且會(huì)改變材料表面電荷及其流體動(dòng)力學(xué)直徑，進(jìn)而改變細(xì)胞對(duì)其的攝取量，影響細(xì)胞活力、增殖等[31,37]。例如，聚（低聚（乙二醇）甲基醚丙烯酸酯）-嵌段-聚（單丙烯氧基乙基磷酸酯）（POEGA-b-PMAEP）涂層修飾的REEs-UCNPs可造成細(xì)胞亞致死效應(yīng)，細(xì)胞核表現(xiàn)出一系列應(yīng)激變化，如細(xì)胞核有輕微形態(tài)改變，核仁C23與B23的豐度出現(xiàn)輕微變化[38]；PMAO和PEI修飾的REEs-UCNPs可造成細(xì)胞形態(tài)的異常改變、Ca2+活性的降低和細(xì)胞的死亡[39]；聚乙二醇二縮水甘油醚（PEG-DGE）修飾的REEs-UCNPs對(duì)細(xì)胞具有中度毒性作用，表現(xiàn)為生存能力下降和神經(jīng)元-神經(jīng)膠質(zhì)網(wǎng)絡(luò)功能活性的顯著變化[40]。然而，2020年Liu等[41]的研究表明，DNA與金納米粒子修飾的REEs-UCNPs的細(xì)胞毒性可忽略不計(jì)。

3.2 表面電荷對(duì)REEs-UCNPs毒作用的影響

眾多研究顯示，REEs-UCNPs表面電荷的變化會(huì)影響其與細(xì)胞的相互作用。REEs-UCNPs表面電荷（電位值）不僅受修飾配體的影響，也與其所處的基質(zhì)密切相關(guān)。例如，細(xì)胞培養(yǎng)液中的REEs-UCNPs會(huì)吸附蛋白質(zhì)，對(duì)其表面電荷影響很大[42-43]。2015年，Zhang等[37]研究發(fā)現(xiàn)，UCNP@SiO2-PEG和UCNP@SiO2-PEG-NH2的電位值被PEG表面配體修飾后發(fā)生了顯著變化，在培養(yǎng)基中孵育前與孵育后也可導(dǎo)致其電位值大小前后不同，電位值的變化進(jìn)一步影響REEs-UCNPs在培養(yǎng)體系中的細(xì)胞內(nèi)化率與流體動(dòng)力學(xué)直徑，其中，帶正電荷的UCNP@SiO2-PEG-NH2比帶負(fù)電荷的UCNP@SiO2-PEG與UCNP@SiO2-COOH更易通過內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞，因此其細(xì)胞攝取量更大，進(jìn)而毒性增加；而內(nèi)吞量小的UCNP@SiO2-PEG毒性大于UCNP@SiO2-COOH的原因是帶電荷的強(qiáng)弱不同，帶弱電荷的UCNP@SiO2-PEG在培養(yǎng)體系中會(huì)增大流體動(dòng)力學(xué)直徑導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)化率低，細(xì)胞免疫反應(yīng)強(qiáng)，進(jìn)一步導(dǎo)致毒性較大。由于帶正電荷的REEs-UCNPs易于被細(xì)胞靜電吸引靠近，進(jìn)而內(nèi)吞進(jìn)入細(xì)胞的量增加，2018年，Guller等[36]的研究顯示，同為帶正電荷的UCNP@PEI@Dx與UCNP@PEI的毒性大于帶負(fù)電荷的UCNP，對(duì)細(xì)胞有明顯損傷作用。2019年，Lay等[25]在秀麗線蟲模式生物研究中，同樣發(fā)現(xiàn)帶正電荷的REEs-UCNPs更容易被咽部組織細(xì)胞內(nèi)吞。

3.3 粒徑對(duì)REEs-UCNPs毒作用的影響

近年來的諸多研究表明，稀土納米顆粒的生物毒性與其粒徑息息相關(guān)，不同粒徑的稀土納米顆粒會(huì)引起不同的細(xì)胞反應(yīng)。Semashko等[44]的研究表明，培養(yǎng)體系中的稀土納米顆粒平均流體動(dòng)力學(xué)直徑不僅與其濃度有關(guān)，也與其培養(yǎng)體系密切相關(guān)；在不同培養(yǎng)體系中的稀土納米顆粒，會(huì)與吸附的蛋白質(zhì)、碳水化合物和電解質(zhì)等分子相互作用，進(jìn)而會(huì)形成高度復(fù)雜的電暈，導(dǎo)致在培養(yǎng)體系中形成不同粒徑的顆粒，平均粒徑在55 nm以上的稀土納米顆粒不會(huì)對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)產(chǎn)生任何影響，只有極小尺寸的納米顆粒才能真正參與腫瘤的生長(zhǎng)。然而，Chen等[33]的研究顯示，粒徑大的稀土納米顆粒更容易被滯留在體內(nèi)，比相對(duì)較小的納米顆粒更易引起炎癥反應(yīng)，表現(xiàn)在白細(xì)胞數(shù)量增多。另外，2020年，Wang等[45]的研究顯示，盡管粒徑為35 nm的聚（丙烯酸）修飾的稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換納米顆粒（PAA-REEs-UCNPs）的細(xì)胞攝取量高于粒徑為55 nm的PAA-REEs-UCNPs，然而后者的清除速度較前者減慢，這在一定程度驗(yàn)證了Chen等[33]的研究結(jié)果?？梢奟EEs-UCNPs粒徑對(duì)生物體的影響是雙向的。

4 總結(jié)與展望（Conclusion and prospects）

REEs-UCNPs由于其獨(dú)特的光化學(xué)特性，其應(yīng)用日益廣泛。目前，REEs-UCNPs的生物學(xué)毒性效應(yīng)以及對(duì)環(huán)境和人類健康的影響已經(jīng)引起一部分研究者的關(guān)注。本文對(duì)近年來有關(guān)REEs-UCNPs的吸收-分布-代謝-排泄、生物毒性、毒作用機(jī)制與影響因素等方面進(jìn)行了綜述?，F(xiàn)有報(bào)道中，有關(guān)REEs-UCNPs生物毒性的實(shí)驗(yàn)研究相對(duì)較少，且現(xiàn)有研究中多數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在染毒劑量?jī)?nèi)，REEs-UCNPs對(duì)小鼠和大鼠組織未呈現(xiàn)出明顯損傷。但也有研究表明，REEs-UCNPs可導(dǎo)致動(dòng)物出現(xiàn)炎性反應(yīng)、組織功能破壞等現(xiàn)象，甚至發(fā)生死亡。關(guān)于REEs-UCNPs毒作用機(jī)制及其影響因素的研究，目前結(jié)果顯示，REEs-UCNPs對(duì)生物體的影響是復(fù)雜多變的，且各影響因素之間存在相互作用，例如，REEs-UCNPs表面電荷的變化受培養(yǎng)體系與表面修飾配體等因素的影響，同時(shí)其也可導(dǎo)致REEs-UCNPs的粒徑不同，從而多維度影響REEs-UCNPs的毒性作用。

綜上所述，目前對(duì)REEs-UCNPs的生物毒性研究缺乏系統(tǒng)性和全面性，且存在同樣研究表現(xiàn)出不一致的結(jié)果。因此，一方面對(duì)REEs-UCNPs的生物毒性的研究應(yīng)該針對(duì)納米材料類型、表面修飾配體類型、納米顆粒大小、表面修飾電荷種類和數(shù)量等諸多因素在細(xì)胞層面和動(dòng)物層面進(jìn)行全方面立體式研究分析。第二，建立REEs-UCNPs分析檢測(cè)新技術(shù)深入了解其在亞細(xì)胞內(nèi)和組織中的分布、代謝途徑、形態(tài)變化和降解規(guī)律等信息，為全面闡釋REEs-UCNPs在細(xì)胞和生物體內(nèi)的變化規(guī)律提供依據(jù)。第三，結(jié)合基因組學(xué)、代謝組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)等技術(shù)進(jìn)行多角度、深層次研究，為最終揭示REEs-UCNPs生物毒性機(jī)制和進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)提供依據(jù)。