氧化鈰納米材料的合成及其在癌癥治療方面的研究進(jìn)展

楊馨雨 林焦敏 楊仕平

摘 ?要： 近年來，氧化鈰納米顆粒（CeO2 NPs）材料的合成及其在生物醫(yī)學(xué)，尤其是在癌癥治療方面的應(yīng)用研究引起了研究者們的廣泛關(guān)注.一方面，CeO2 NPs對(duì)癌細(xì)胞具有明顯的細(xì)胞毒性，能用于光動(dòng)力治療（PDT）和化學(xué)藥物治療（CHT）等方面，并且能夠使癌細(xì)胞對(duì)放射治療（RT）敏感;另一方面，CeO2 NPs能保護(hù)正常細(xì)胞，具有抗氧化活性.這種具有差異細(xì)胞毒性的材料為開發(fā)新型癌癥治療試劑提供了新的思路.文章系統(tǒng)地介紹了近年來CeO2 NPs的合成及其在癌癥治療方面的研究進(jìn)展，希望對(duì)該材料將來的研究工作起到一定推動(dòng)作用.

關(guān)鍵詞： 氧化鈰納米顆粒（CeO2 ?NPs）; 光動(dòng)力治療（PDT）; 放射治療（RT）; 聯(lián)合治療

中圖分類號(hào)： O 611.62 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ? ?文章編號(hào)： 1000-5137（2021）06-0754-10

Abstract： In recent years， the synthesis of cerium oxide nanoparticles（CeO2 NPs） and their application in biomedicine， especially in cancer treatment， have attracted wide attention from scientists. On the one hand， with obvious cytotoxicity to cancer cells， CeO2 NPs can be used in photodynamic therapy（PDT）， chemotherapy（CHT）， etc， and can make cancer cells sensitive to radiotherapy（RT）. On the other hand， CeO2 NPs can protect normal cells and have antioxidant activity. The material with differential cytotoxicity provides a new idea for the development of cancer treatment reagents. The synthesis of CeO2 NPs in recent years and the research progress in cancer treatment are summarized.

Key words： cerium oxide nanoparticles（CeO2 NPs）; photodynamic therapy（PDT）; radiotherapy（RT）; synergistic therapy

0 ?引 言

稀土元素具有鑭系收縮現(xiàn)象，即鑭系元素的原子半徑和離子半徑，在總的趨勢(shì)上隨著原子序數(shù)的增大而減小.稀土元素的許多通性是電子層結(jié)構(gòu)的反映，其獨(dú)特的電子構(gòu)型使其出現(xiàn)獨(dú)特的光電磁現(xiàn)象.例如，豐富的可躍遷的電子能級(jí)和長(zhǎng)壽命的激發(fā)態(tài)能級(jí)能使其產(chǎn)生可見?紅外發(fā)射光譜.由于稀土元素具備特殊的4f電子排布，其納米氧化物在癌癥治療方面引起了極大的關(guān)注，氧化鈰納米顆粒（CeO2 NPs）便是其中之一.CeO2 NPs在工業(yè)上被用作催化劑、紫外線吸收劑和拋光材料，同時(shí)也是氣體傳感器、光學(xué)設(shè)備、燃料電池的重要成分[1].由于價(jià)格低廉且具有高附加值的特性，吸引了科學(xué)家將它應(yīng)用于癌癥治療方面，其在光動(dòng)力治療（PDT）[2]、光熱治療（PTT）[3]、化學(xué)藥物治療（CHT）[4]和放射治療（RT）[5]等癌癥治療方面顯示出廣闊的應(yīng)用前景.

1 ?二氧化鈰（CeO2）的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

鈰（Ce）是稀土元素中含量最為豐富的元素，CeO2是Ce最穩(wěn)定的存在形式，具有螢石結(jié)構(gòu)[4].有趣的是，Ce3+/Ce4+氧化還原對(duì)共存于CeO2表面，隨著Ce3+被氧化成Ce4+，在CeO2表面產(chǎn)生了氧空位，這些氧缺陷可以成為催化活性的位點(diǎn)，并隨著顆粒尺寸的減小而增加.混合價(jià)態(tài)的存在以及氧缺陷的特性使其在癌癥治療的氧化和抗氧化等方面產(chǎn)生重要的作用[6].

研究表明，活性氧（ROS）既可以驅(qū)動(dòng)癌癥發(fā)展的進(jìn)程，又可以下調(diào)與自由基產(chǎn)生反應(yīng)的抗氧化酶的水平.因此，在健康細(xì)胞中ROS的細(xì)胞水平受到嚴(yán)格控制.CeO2 NPs由于具有Ce3+/Ce4+共存以及氧缺陷的特性，能調(diào)節(jié)細(xì)胞的氧化還原狀態(tài)，被用于治療ROS水平失調(diào)的疾病 [5，7].有文獻(xiàn)指出，CeO2 NPs既對(duì)癌細(xì)胞具有先天的細(xì)胞毒性，又具有抗侵襲性[8]，能保護(hù)正常組織.聚合物涂布的CeO2 NPs可通過腫瘤?基質(zhì)相互作用來殺死癌癥細(xì)胞，并抑制腫瘤轉(zhuǎn)移進(jìn)程.無化學(xué)修飾的CeO2 NPs可通過啟動(dòng)線粒體介導(dǎo)的凋亡信號(hào)通路來誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡[3].

CeO2 NPs通過轉(zhuǎn)換Ce3+/Ce4+兩種價(jià)態(tài)，可以像金屬酶一樣作用.一方面，CeO2將Ce3+轉(zhuǎn)換為Ce4+，并將超氧化物還原為過氧化氫（H2O2），它可以像超氧化物歧化酶（SOD）一樣發(fā)揮作用，減少羥基自由基（·OH）和超氧自由基（·O2-）等自由基的含量[9].多項(xiàng)研究表明，CeO2 NPs的抗氧化活性可用于減輕ROS介導(dǎo)的疾病，例如糖尿病、慢性炎癥、神經(jīng)退行性疾病、視網(wǎng)膜炎和癌癥等[10].另一方面，CeO2 NPs可作為過氧化物酶，Ce4+在中性環(huán)境下可以促進(jìn)H2O2分解，生成水（H2O）和氧氣（O2）.其中，pH值是決定CeO2 NPs在腫瘤中充當(dāng)氧化劑還是抗氧化劑的條件之一，在酸性環(huán)境下它促進(jìn)H2O2分解生成·OH等自由基[11].由于在腫瘤微環(huán)境中H2O2是過表達(dá)和呈現(xiàn)酸性的，這使CeO2 NPs可以作為一種有效的化學(xué)動(dòng)力學(xué)試劑來對(duì)抗腫瘤，而不會(huì)對(duì)正常組織造成額外的毒性，因而在癌細(xì)胞中起氧化劑作用，在正常細(xì)胞中起抗氧化劑的作用，具有差異細(xì)胞毒性[12].此外，鈰離子的價(jià)態(tài)循環(huán)，可以在體內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間發(fā)揮生物活性，因而可以通過極少的劑量實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的效果.

2 ?CeO2的制備方法

目前，制備CeO2 NPs的方法可以分為固相法、液相法和氣相法.其中液相法是制備該材料的主要方法.液相法是通過控制液相體系中的化學(xué)反應(yīng)條件（反應(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)pH值、反應(yīng)時(shí)間和攪拌速度等）來形成前驅(qū)體的方法，主要包括化學(xué)沉淀法、噴霧熱分解法、電化學(xué)法、微波法、溶劑熱法、溶膠?凝膠法、水熱法、噴霧反應(yīng)法、超聲波化學(xué)法、微乳液法等，其中沉淀法是目前制備CeO2的主要方法.此外，其他液相法如模板法、溶膠?凝膠法、水熱法等也被廣泛利用[13].相比于固相法和氣相法，液相法具有成本低、工藝及設(shè)備簡(jiǎn)單、成核快、易控制、產(chǎn)量高、產(chǎn)品純度高等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)化生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室科研中是制備CeO2 NPs的首選方法.

沉淀法[14]是一種用沉淀操作從溶液中制備納米量級(jí)水不溶化合物的液相制備方法.沉淀法具有操作簡(jiǎn)單、對(duì)設(shè)備技術(shù)要求較低、產(chǎn)品純度高和成本較低的優(yōu)點(diǎn).例如NOURMOHAMMADI[1]通過共沉淀法合成了CeO2 NPs，將固體硝酸鈰（Ce（NO3）3）溶解于去離子水中，并添加硝酸（HNO3）和氨水（NH3·H2O），將pH值維持在10左右進(jìn)行沉淀，洗滌、干燥、煅燒后制備出平均直徑為31.84 nm的CeO2 NPs.粉末X射線衍射（PXRD）圖譜中的布拉格峰顯示的米勒指數(shù)為（111），（200），（220），（311），（222），（400），（331），（420）和（422），可以以螢石立方結(jié)構(gòu)進(jìn)行索引.

另外模板法也常用于制備CeO2 NPs.例如XU等[15]采用模板法制備了中空的CeO2 NPs，其以145 nm左右的二氧化硅（SiO2）球?yàn)槟０?，將Ce（NO3）3·6H2O加入到SiO2納米球和聚乙烯吡咯烷酮的混合水溶液中，收集沉淀并在氬氣（Ar）中煅燒后，得到CeO2沉積在SiO2表面的納米球.用2 mol·L-1的氫氧化鈉（NaOH）溶液蝕刻SiO2模板，并用去離子水洗滌數(shù)次，在60 ℃下干燥后得到了直徑為（170±12） nm的空心CeO2 NPs.如圖1所示，通過比表面積測(cè)試可知，空心CeO2 NPs的比表面積和平均孔徑分別為199.13 m2·g-1和3.82 nm，表明了其具有潛在高效的藥物傳遞和釋放特性.

3 ?CeO2 NPs在癌癥治療方面的應(yīng)用

CeO2 NPs對(duì)正常細(xì)胞表現(xiàn)出的抗氧化活性以及對(duì)癌細(xì)胞具有氧化作用的特性，已被廣泛應(yīng)用于腫瘤的CHT，PDT，PTT和RT等研究中.然而單一的治療方法不足以殺死癌癥細(xì)胞，聯(lián)合治療逐漸成為新興的趨勢(shì)，下文將對(duì)常用的治療方式進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，并對(duì)CeO2 NPs在其中的應(yīng)用進(jìn)行舉例.

3.1 CHT

CHT是利用化學(xué)藥物阻止癌細(xì)胞的增殖、浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移，直至最終殺滅癌細(xì)胞的一種治療方式.由于它是一種全身性的治療手段，CHT藥物的選擇性不強(qiáng)，在殺死癌細(xì)胞的同時(shí)會(huì)不可避免地?fù)p傷人體正常的細(xì)胞，從而出現(xiàn)藥物的不良反應(yīng)[16].在進(jìn)行CHT時(shí)，一方面要達(dá)到最佳的抗腫瘤作用，另一方面要注意預(yù)防和識(shí)別CHT藥物的不良反應(yīng).因此，對(duì)癌細(xì)胞具有殺傷作用而不會(huì)對(duì)正常組織造成額外毒性的CeO2 NPs吸引了眾多科學(xué)家的關(guān)注.

SACK等[17]合成了CeO2 NPs，并研究了其是否能作為經(jīng)典的化學(xué)療法的補(bǔ)充劑的問題.將CeO2 NPs與常規(guī)CHT代表藥物阿霉素（DOX）對(duì)A375惡性黑色素瘤和HDF人類皮膚成纖維細(xì)胞進(jìn)行對(duì)比治療[18-19].與對(duì)照組相比，單獨(dú)用0.5 μmol·L-1 DOX對(duì)惡性黑色素瘤孵育24 h后，腫瘤細(xì)胞活力下降了40%至50%，而用CeO2 NPs與DOX共孵育后，細(xì)胞活力降低至20%，表明CeO2 NPs增強(qiáng)了DOX對(duì)人黑色素瘤細(xì)胞中的細(xì)胞毒性.并且，用CeO2 NPs和DOX對(duì)人類皮膚成纖維細(xì)胞進(jìn)行孵育，與單獨(dú)用DOX處理的細(xì)胞相比，共孵育后細(xì)胞活力增加了100%，表明CeO2 NP對(duì)正常組織具有保護(hù)作用.此外，通過檢測(cè)DNA鏈損傷來判別遺傳毒性，與CeO2 NPs單獨(dú)處理組相比，共孵育組A375細(xì)胞的彗星實(shí)驗(yàn)（即單細(xì)胞凝膠電泳實(shí)驗(yàn)）面積增加了2.5倍，產(chǎn)生了極大的DNA損傷，側(cè)面說明CeO2是無基因毒性的.因此，CeO2 NPs對(duì)腫瘤細(xì)胞有明顯的細(xì)胞毒性，與ROS產(chǎn)生和氧化損傷具有協(xié)同作用.與DOX相反，其不會(huì)引起DNA損傷，會(huì)保護(hù)人類皮膚成纖維細(xì)胞免受DOX誘導(dǎo)產(chǎn)生細(xì)胞毒性作用.將經(jīng)典化學(xué)療法與沒有遺傳毒性但具有抗腫瘤活性的CeO2 NPs的組合，可以提高腫瘤治療效果，從而為癌癥提供新的治療策略.

3.2 PDT

PDT在治療惡性腫瘤方面是最有前景的治療方法之一，該方法利用光敏劑、激發(fā)光和O2分子來產(chǎn)生具有細(xì)胞毒性的單線態(tài)氧（1O2），以損傷生物分子并最終導(dǎo)致癌細(xì)胞死亡.其中，O2是PDT過程中不可缺少的要素之一.然而，由于不規(guī)則的腫瘤細(xì)胞增殖和異常的腫瘤血管發(fā)育使腫瘤微環(huán)境乏氧.乏氧嚴(yán)重削弱了PDT的功效[20-21].此外，PDT過程中光敏劑介導(dǎo)的O2消耗將進(jìn)一步加劇腫瘤乏氧.因此，增加O2的含量，克服氧依賴是提高PDT療效的重要方式之一.在PDT中，一方面，CeO2 NPs具有很強(qiáng)的紫外吸收能力，可直接作為光敏劑，但紫外線損傷和紫外線在組織中穿透距離短的問題限制了它的應(yīng)用;另一方面，CeO2 NPs具有優(yōu)異的氧化還原性能，即使在沒有光照的情況下，也可以可逆地從Ce4+轉(zhuǎn)化為Ce3+.同時(shí)，將H2O2轉(zhuǎn)化為H2O和O2，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)O2的補(bǔ)充.

JIA等[22]通過在上轉(zhuǎn)換納米粒子（UCNPs）上涂覆空心CeO2（UCNPs@mCeOx），設(shè)計(jì)了具有中孔核殼結(jié)構(gòu)的納米粒子，該結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)原位O2生成和近紅外光（NIR）觸發(fā)的PDT，從而實(shí)現(xiàn)有效的PDT.如圖2（a）所示，CeO2一方面在生理pH值或弱酸性腫瘤微環(huán)境下有效而穩(wěn)定地將內(nèi)源性H2O2分解為O2，產(chǎn)生了足夠的O2，增強(qiáng)了PDT的作用.另一方面，將鐿離子（Yb3+）和銩離子（Tm3+）摻雜于NaGdF4內(nèi)層，可以吸收具有相對(duì)較高的組織穿透深度的NIR，并將NIR連續(xù)轉(zhuǎn)換為紫外光發(fā)射，然后觸發(fā)基于CeO2的光催化反應(yīng)，產(chǎn)生電子?空穴對(duì)，有效地將H2O和O2分解為·OH和·O2-，在腫瘤細(xì)胞中誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，從而提高PDT的效果.如圖2（b）所示，UCNPs@mCeOx中空結(jié)構(gòu)明顯，其內(nèi)部為球形的UCNPs，外層為CeO2微小顆粒.如圖2（c）所示，其平均尺寸小于50 nm，這樣的尺寸可以通過高通透性和滯留效應(yīng)（EPR）促進(jìn)納米藥物在腫瘤部位更好地聚集.為了評(píng)估UCNPs@mCeOx的催化能力，在980 nm激光照射下測(cè)量了不同時(shí)間段通過消耗H2O2產(chǎn)生的O2的能力，如圖2（d）和圖2（e）所示.在生理pH值條件下（pH=7.5），O2產(chǎn)量達(dá)到2.97 mg·L-1，而H2O2含量逐漸減少.此外，進(jìn)一步研究了在980 nm激光照射下不同時(shí)間段的UCNPs@mCeOx的1，3?二苯基異苯并呋喃（DPBF）溶液的吸光度的變化.顯然，DPBF的吸收峰在350～470 nm處下降，表明ROS產(chǎn)量隨著輻照時(shí)間逐漸增加，如圖2（f）所示.2，7?二氯熒光素?二乙酸酯（DCFH?DA）是一種ROS檢測(cè)劑，DCFH?DA可以被細(xì)胞吸收，本身沒有熒光，之后被胞內(nèi)酯酶水解成2，7?二氯二氫熒光素（DCFH）后，也無熒光的DCFH可被ROS氧化形成2，7?二氯熒光素（DCF），DCF在488 nm的光照射下發(fā)出綠色熒光.圖2（g）顯示了帶有DCF熒光的HeLa細(xì)胞的共聚焦照片，更強(qiáng)的綠色熒光說明了在980 nm光照射下材料會(huì)導(dǎo)致ROS產(chǎn)生.

3.3 RT

RT是最常見的癌癥治療手段之一，RT中使用的電離輻射會(huì)產(chǎn)生ROS，例如超氧化物和羥基自由基，在細(xì)胞中可能導(dǎo)致細(xì)胞DNA損傷.減少RT有害副作用的研究中產(chǎn)生了兩類化合物：輻射防護(hù)劑和輻射敏化劑.輻射防護(hù)劑有選擇地保護(hù)了正常組織免受電離輻射的有害影響，而輻射敏化劑有選擇地增加了電離輻射在癌細(xì)胞中引起的傷害[23].目前可用的輻射防護(hù)劑（如氨磷?。┚哂懈弊饔?，比如導(dǎo)致惡心、嘔吐和低血壓，以及費(fèi)用高昂等缺點(diǎn)[24].而輻射敏化劑（如SAHA）會(huì)導(dǎo)致疲勞、脫水、惡心和嘔吐等副作用[25].CeO2 NPs的價(jià)態(tài)和氧缺陷的特性使其能夠充當(dāng)可再生氧化還原狀態(tài)調(diào)節(jié)劑，有希望成為一種提高RT療效和治療指數(shù)的新型化合物，進(jìn)一步改善癌癥的RT.

TARNUZZER等[26]研究了CeO2 NPs是否可以作為RT過程中永生化的正常乳腺上皮細(xì)胞系CRL8798的保護(hù)劑以及對(duì)乳腺癌細(xì)胞系MCF?7是否有毒性作用，如圖3（a）所示.其通過微乳液法制備了尺寸在2～5 nm范圍內(nèi)的超細(xì)非團(tuán)聚CeO2 NPs，X射線衍射（XRD）光譜圖中的寬峰證實(shí)了納米晶體的存在，如圖3（b）所示.另外，X射線光電子能譜（XPS）表明：合成的CeO2 NPs存在混合價(jià)態(tài)（Ce3+和Ce4+），其中Ce3+的含量高達(dá)44%，如圖3（c）所示.首先，通過細(xì)胞毒性測(cè)試，研究了電離輻射的劑量對(duì)細(xì)胞活力的影響，10 J·kg-1照射對(duì)MCF?7人類乳腺腫瘤細(xì)胞具有較大殺傷作用，如圖3（d）所示.然后，用CeO2 NPs對(duì)永生化的正常乳腺上皮細(xì)胞系CRL8798和乳腺癌細(xì)胞系MCF?7進(jìn)行了細(xì)胞毒性測(cè)試，少量CeO2 NPs對(duì)CRL8798沒有顯著的毒性，在物質(zhì)的量濃度大于50 μmol·L-1時(shí)，對(duì)MCF?7細(xì)胞只有輕微的影響，表明CeO2有良好的生物相容性，如圖3（e）所示.如果直接用10 J·kg-1的劑量照射孔板，40%～50%的CRL8798和MCF?7將被殺死，但如果在輻射前24 h用CeO2 NPs預(yù)處理后，CRL8798細(xì)胞幾乎可以得到完全的保護(hù).而對(duì)于MCF?7細(xì)胞，材料對(duì)輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡沒有顯示出統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著的保護(hù)作用，細(xì)胞凋亡實(shí)驗(yàn)TUNEL染色也進(jìn)一步證明了這一結(jié)果，如圖3（f）所示.以上結(jié)果進(jìn)一步證明，CeO2 NPs可以作為RT過程中正常細(xì)胞的保護(hù)劑，而其對(duì)癌細(xì)胞則沒有保護(hù)作用.

3.4 聯(lián)合治療

3.4.1 PTT和PDT聯(lián)合治療

PTT是基于NIR熱轉(zhuǎn)換試劑在激光的照射下將光能轉(zhuǎn)換成熱能，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞膜破裂或蛋白質(zhì)變性來殺死腫瘤細(xì)胞的方法.因其侵襲性小、穿透深度深、效率高等優(yōu)點(diǎn)越來越受到人們的關(guān)注.然而，PTT治療存在溫度控制困難和光熱劑非特異性等缺陷，高溫消融可導(dǎo)致腫瘤附近的正常組織損傷，而低溫通過熱休克反應(yīng)削弱了治療效率，從而限制了其發(fā)展.因此，將其與其他治療方式聯(lián)合使用，有助于提高治療效果.

ZHANG等[27]建立了一種基于近紅外誘導(dǎo)·OH生成的細(xì)胞樣仿生納米材料（MCSCe），該材料以碳納米球（CS）為基礎(chǔ)，在808 nm激光照射下，可以通過吸收NIR形成高溫，并催化H2O2產(chǎn)生·OH.同時(shí)，將CeO2 NPs點(diǎn)綴在CS表面，在酸性的腫瘤微環(huán)境下，Ce3+可以將超氧化物分解以積累H2O2，自身轉(zhuǎn)化為四價(jià)，Ce4+和超氧化物反應(yīng)生成O2，改善腫瘤微環(huán)境.MCSCe的形態(tài)如圖4（a）所示，粒子尺寸為142 nm.拉曼譜圖上的2個(gè)峰，對(duì)應(yīng)于CS碳原子sp2和sp3中的電子，其使CS具有化學(xué)活性，在溫和的高溫刺激下，它可以催化H2O2產(chǎn)生·OH，如圖4（b）所示.XPS分析表明，Ce3+/Ce4+在CS表面上的含量比例高達(dá)49∶51，如圖4（c）所示.為了評(píng)估MCSCe的類超氧化物歧化酶活性，將MCSCe溶解在超氧化鉀（KO2）溶液中，用DPBF來檢測(cè)超氧化物O2.-，其可以與超氧化物反應(yīng)，降低自身的紫外吸光度，如圖4（d）所示.同時(shí)，通過O2的產(chǎn)生來評(píng)估H2O2的分解，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：材料表面的Ce具有優(yōu)異的類超氧化物歧化酶活性，如圖4（e）所示.需要說明的是，MCSCe的類超氧化物歧化酶活性略低于沒有包覆細(xì)胞膜的氧化鈰涂布碳納米球（CSCe），主要是由于表面細(xì)胞膜阻礙了O2.-與Ce的接觸.此外，用電子自旋共振譜研究二甲基吡啶N-氧化物電子捕獲劑（DMPO）作為自旋捕集劑時(shí)MCSCe的催化性能，在輻照MCSCe和H2O2的混合物后，順磁共振波譜儀（ESR）光譜顯示強(qiáng)度比為1∶2∶2∶1的4個(gè)峰，表明了·OH的產(chǎn)生，如圖4（f）所示.進(jìn)一步通過香豆素的光致發(fā)光光譜監(jiān)測(cè)·OH的量，其可以與·OH反應(yīng)產(chǎn)生熒光7-羥基香豆素.如圖4（g）所示，發(fā)光強(qiáng)度隨著照射時(shí)間的增加而逐漸增加，表明·OH的積累.該現(xiàn)象說明也可以通過直接熱誘導(dǎo)的·OH產(chǎn)生來觀察.值得注意的是，Ce3+也可以通過類芬頓反應(yīng)產(chǎn)生·OH，這取決于pH值，但產(chǎn)率相對(duì)較低.此外，進(jìn)一步在細(xì)胞中進(jìn)行了O2.-，H2O2和·OH的檢測(cè)，如圖4（h）和圖4（i）所示.分別以DCFH?DA和二氫乙啶（DHE）為指示劑，研究了O2.-分解使細(xì)胞內(nèi)H2O2的積累的情況.如圖4（h）所示，DHE的熒光強(qiáng)度在8 h內(nèi)降低到56%，在16 h的培養(yǎng)中降低到31%，反映了在存在MCSCe的情況下O2.-的分解.同時(shí)，DCF?DA的熒光強(qiáng)度在8 h內(nèi)增加了2.3倍，在16 h內(nèi)增加了3.5倍，表明H2O2的高效生成.這些結(jié)果證實(shí)了MCSCe能通過類超氧化物歧化酶催化有效地將細(xì)胞內(nèi)O2.-轉(zhuǎn)化為H2O2，從而增強(qiáng)癌癥治療.

3.4.2 CHT、PTT和化學(xué)動(dòng)力治療（CDT）聯(lián)合治療

CDT是一種新興的治療策略，該療法是基于鐵介導(dǎo)的芬頓反應(yīng)將活性較低的H2O2轉(zhuǎn)化為高毒性的·OH，該方法具有內(nèi)源性觸發(fā)、高選擇性和調(diào)節(jié)腫瘤缺氧等優(yōu)點(diǎn).迄今為止，除了鐵材料外，CeO2也表現(xiàn)出類芬頓反應(yīng)活性，可用于CDT.由于其單一的癌癥治療策略不能使治療效果最大化，常聯(lián)合其他治療的方法來達(dá)到增強(qiáng)治療的效果.例如，結(jié)合PTT增強(qiáng)將H2O2轉(zhuǎn)化為·OH的能力，并加速藥物釋放速率，改善CDT性能.此外，CHT可以通過抑制某些特定的細(xì)胞信號(hào)來提高CDT的療效.因此，PTT/CDT/CHT聯(lián)合治療可作為一種有效的腫瘤治療策略.

Xu等[15]制備了聚多巴胺（PDA）和碳酸氫銨（NH4HCO3）涂層和DOX負(fù)載的中空CeO2 NPs（即PDAC NPs），在PTT，CHT和CDT中顯示出了優(yōu)異的協(xié)同作用.在近紅外激光照射下，PDA外殼可以吸收入射光，并將其轉(zhuǎn)化為熱量，不僅可以殺死耐高溫的腫瘤細(xì)胞，還可以觸發(fā)NH4HCO3分解為氣態(tài)二氧化碳（CO2）和氨氣（NH3），從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞.結(jié)構(gòu)的破壞進(jìn)一步加速了DOX釋放和CeO2的暴露，DOX可以進(jìn)入細(xì)胞核以誘導(dǎo)化學(xué)療法，而CeO2可以催化細(xì)胞H2O2轉(zhuǎn)化為羥基自由基，從而進(jìn)行化學(xué)動(dòng)力學(xué)治療.PDAC NPs在體外和體內(nèi)均顯示出優(yōu)異的治療功效，該設(shè)計(jì)為協(xié)同腫瘤治療提供了新的策略.

4 ?結(jié) 語

CeO2 NPs材料已被廣泛用于生物領(lǐng)域，包括CHT，PDT和RT等方面，不同的實(shí)驗(yàn)都證明了該材料在實(shí)際應(yīng)用中具有良好的效果.CeO2的類酶活性為腫瘤的治療提供了簡(jiǎn)便有效的方案.但是在實(shí)驗(yàn)過程中如何避免材料的團(tuán)聚，如何通過表面修飾提高其靶向性，仍是首要研究問題.隨著科學(xué)家們不斷的努力和科技的進(jìn)步，相信該材料在生物領(lǐng)域上會(huì)有更大的突破.

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（責(zé)任編輯：郁慧，包震宇）