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氧化鈰納米材料的合成及其在癌癥治療方面的研究進展

2021-01-06 04:19楊馨雨林焦敏楊仕平
關(guān)鍵詞:超氧化物癌細胞毒性

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對癌細胞具有明顯的細胞毒性,能用于光動力治療(PDT)和化學(xué)藥物治療(CHT)等方面,并且能夠使癌細胞對放射治療(RT)敏感;另一方面,CeO2 NPs能保護正常細胞,具有抗氧化活性.這種具有差異細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展,希望對該材料將來的研究工作起到一定推動作用.

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

中圖分類號: O 611.62 ? ?文獻標志碼: A ? ?文章編號: 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,其獨特的電子構(gòu)型使其出現(xiàn)獨特的光電磁現(xiàn)象.例如,豐富的可躍遷的電子能級和長壽命的激發(fā)態(tài)能級能使其產(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

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,并隨著顆粒尺寸的減小而增加.混合價態(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)動癌癥發(fā)展的進程,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,在健康細胞中ROS的細胞水平受到嚴格控制.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].有文獻指出,CeO2 NPs既對癌細胞具有先天的細胞毒性,又具有抗侵襲性[8],能保護正常組織.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胞,并抑制腫瘤轉(zhuǎn)移進程.無化學(xué)修飾的CeO2 NPs可通過啟動線粒體介導(dǎo)的凋亡信號通路來誘導(dǎo)腫瘤細胞的凋亡[3].

CeO2 NPs通過轉(zhuǎn)換Ce3+/Ce4+兩種價態(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是過表達和呈現(xiàn)酸性的,這使CeO2 NPs可以作為一種有效的化學(xué)動力學(xué)試劑來對抗腫瘤,而不會對正常組織造成額外的毒性,因而在癌細胞中起氧化劑作用,在正常細胞中起抗氧化劑的作用,具有差異細胞毒性[12].此外,鈰離子的價態(tài)循環(huán),可以在體內(nèi)長時間發(fā)揮生物活性,因而可以通過極少的劑量實現(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)備簡單、成核快、易控制、產(chǎn)量高、產(chǎn)品純度高等一系列優(yōu)點,因此在工業(yè)化生產(chǎn)和實驗室科研中是制備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水不溶化合物的液相制備方法.沉淀法具有操作簡單、對設(shè)備技術(shù)要求較低、產(chǎn)品純度高和成本較低的優(yōu)點.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)球為模板,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對正常細胞表現(xiàn)出的抗氧化活性以及對癌細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胞,聯(lián)合治療逐漸成為新興的趨勢,下文將對常用的治療方式進行簡要介紹,并對CeO2 NPs在其中的應(yīng)用進行舉例.

3.1 CHT

CHT是利用化學(xué)藥物阻止癌細胞的增殖、浸潤、轉(zhuǎn)移,直至最終殺滅癌細胞的一種治療方式.由于它是一種全身性的治療手段,CHT藥物的選擇性不強,在殺死癌細胞的同時會不可避免地損傷人體正常的細胞,從而出現(xiàn)藥物的不良反應(yīng)[16].在進行CHT時,一方面要達到最佳的抗腫瘤作用,另一方面要注意預(yù)防和識別CHT藥物的不良反應(yīng).因此,對癌細胞具有殺傷作用而不會對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)療法的補充劑的問題.將CeO2 NPs與常規(guī)CHT代表藥物阿霉素(DOX)對A375惡性黑色素瘤和HDF人類皮膚成纖維細胞進行對比治療[18-19].與對照組相比,單獨用0.5 μmol·L-1 DOX對惡性黑色素瘤孵育24 h后,腫瘤細胞活力下降了40%至50%,而用CeO2 NPs與DOX共孵育后,細胞活力降低至20%,表明CeO2 NPs增強了DOX對人黑色素瘤細胞中的細胞毒性.并且,用CeO2 NPs和DOX對人類皮膚成纖維細胞進行孵育,與單獨用DOX處理的細胞相比,共孵育后細胞活力增加了100%,表明CeO2 NP對正常組織具有保護作用.此外,通過檢測DNA鏈損傷來判別遺傳毒性,與CeO2 NPs單獨處理組相比,共孵育組A375細胞的彗星實驗(即單細胞凝膠電泳實驗)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對腫瘤細胞有明顯的細胞毒性,與ROS產(chǎn)生和氧化損傷具有協(xié)同作用.與DOX相反,其不會引起DNA損傷,會保護人類皮膚成纖維細胞免受DOX誘導(dǎo)產(chǎn)生細胞毒性作用.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,將H2O2轉(zhuǎn)化為H2O和O2,進而可以實現(xiàn)O2的補充.

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,有效地將H2O和O2分解為·OH和·O2-,在腫瘤細胞中誘導(dǎo)細胞凋亡,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)促進納米藥物在腫瘤部位更好地聚集.為了評估UCNPs@mCeOx的催化能力,在980 nm激光照射下測量了不同時間段通過消耗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)量達到2.97 mg·L-1,而H2O2含量逐漸減少.此外,進一步研究了在980 nm激光照射下不同時間段的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檢測劑,DCFH?DA可以被細胞吸收,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細胞的共聚焦照片,更強的綠色熒光說明了在980 nm光照射下材料會導(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產(chǎn)生ROS,例如超氧化物和羥基自由基,在細胞中可能導(dǎo)致細胞DNA損傷.減少RT有害副作用的研究中產(chǎn)生了兩類化合物:輻射防護劑和輻射敏化劑.輻射防護劑有選擇地保護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胞中引起的傷害[23].目前可用的輻射防護劑(如氨磷?。┚哂懈弊饔?,比如導(dǎo)致惡心、嘔吐和低血壓,以及費用高昂等缺點[24].而輻射敏化劑(如SAHA)會導(dǎo)致疲勞、脫水、惡心和嘔吐等副作用[25].CeO2 NPs的價態(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胞系CRL8798的保護劑以及對乳腺癌細胞系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)的超細非團聚CeO2 NPs,X射線衍射(XRD)光譜圖中的寬峰證實了納米晶體的存在,如圖3(b)所示.另外,X射線光電子能譜(XPS)表明:合成的CeO2 NPs存在混合價態(tài)(Ce3+和Ce4+),其中Ce3+的含量高達44%,如圖3(c)所示.首先,通過細胞毒性測試,研究了電離輻射的劑量對細胞活力的影響,10 J·kg-1照射對MCF?7人類乳腺腫瘤細胞具有較大殺傷作用,如圖3(d)所示.然后,用CeO2 NPs對永生化的正常乳腺上皮細胞系CRL8798和乳腺癌細胞系MCF?7進行了細胞毒性測試,少量CeO2 NPs對CRL8798沒有顯著的毒性,在物質(zhì)的量濃度大于50 μmol·L-1時,對MCF?7細胞只有輕微的影響,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細胞幾乎可以得到完全的保護.而對于MCF?7細胞,材料對輻射誘導(dǎo)的細胞死亡沒有顯示出統(tǒng)計學(xué)上顯著的保護作用,細胞凋亡實驗TUNEL染色也進一步證明了這一結(jié)果,如圖3(f)所示.以上結(jié)果進一步證明,CeO2 NPs可以作為RT過程中正常細胞的保護劑,而其對癌細胞則沒有保護作用.

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)腫瘤細胞的細胞膜破裂或蛋白質(zhì)變性來殺死腫瘤細胞的方法.因其侵襲性小、穿透深度深、效率高等優(yōu)點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,將CeO2 NPs點綴在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,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個峰,對應(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49∶51,如圖4(c)所示.為了評估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,通過O2的產(chǎn)生來評估H2O2的分解,實驗結(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胞膜的氧化鈰涂布碳納米球(CSCe),主要是由于表面細胞膜阻礙了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)光譜顯示強度比為1∶2∶2∶1的4個峰,表明了·OH的產(chǎn)生,如圖4(f)所示.進一步通過香豆素的光致發(fā)光光譜監(jiān)測·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)光強度隨著照射時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)率相對較低.此外,進一步在細胞中進行了O2.-,H2O2和·OH的檢測,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.-分解使細胞內(nèi)H2O2的積累的情況.如圖4(h)所示,DHE的熒光強度在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,DCF?DA的熒光強度在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)果證實了MCSCe能通過類超氧化物歧化酶催化有效地將細胞內(nèi)O2.-轉(zhuǎn)化為H2O2,從而增強癌癥治療.

3.4.2 CHT、PTT和化學(xué)動力治療(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.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到增強治療的效果.例如,結(jié)合PTT增強將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胞信號來提高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)的破壞進一步加速了DOX釋放和CeO2的暴露,DOX可以進入細胞核以誘導(dǎo)化學(xué)療法,而CeO2可以催化細胞H2O2轉(zhuǎn)化為羥基自由基,從而進行化學(xué)動力學(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,不同的實驗都證明了該材料在實際應(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便有效的方案.但是在實驗過程中如何避免材料的團聚,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步,相信該材料在生物領(lǐng)域上會有更大的突破.

參考文獻:

[1] NOURMOHAMMADI E, KHOSHDEL-SARKARIZI H, NEDAEINIA R, et al. Cerium oxide nanoparticles: a promising tool for the treatment of fibrosarcoma in vivo [J]. Materials Science and Engineering C,2020,109:110533.

[2] LIU X,LIU J, CHEN S, et al. Dual-path modulation of hydrogen peroxide to ameliorate hypoxia for enhancing photodynamic/starvation synergistic therapy [J]. Journal of Materials Chemistry B,2020,8(43):9933-9942.

[3] ZENG L,CHENG H,DAI Y, et al. In vivo regenerable cerium oxide nanozyme-loaded pH/H2O2-responsive nanovesicle for tumor-targeted photothermal and photodynamic therapies [J]. ACS Applied Materials and Interfaces,2021,13(1):233-244.

[4] INBARAJ B S, CHEN B H. An overview on recent in vivo biological application of cerium oxide nanoparticles [J]. Asian Journal of Pharmaceutical Sciences,2020,15(5):558-575.

[5] GAO Y, CHEN K, MA J L, et al. Cerium oxide nanoparticles in cancer [J]. Onco Targets and Therapy,2014,7:835-840.

[6] WASON M S, COLON J, DAS S, et al. Sensitization of pancreatic cancer cells to radiation by cerium oxide nanoparticle-induced ROS production [J]. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine,2013,9(4):558-569.

[7] SRIDHARAN P, VINOTHKUMAR G,PRATHEESH P, et al. Biomimetic potential of cerium oxide nanoparticles in modulating the metabolic gene signature in GBM-derived cell lines [J]. Journal of Materials Science,2020,55(25):11622-11636.

[8] CVON M, ALILI L, TEUBER-HANSELMANN S, et al. Redox-active cerium oxide nanoparticles protect human dermal fibroblasts from PQ-induced damage [J]. Redox Biology,2015,4:1-5.

[9] BEKESCHUS S. Combined toxicity of gas plasma treatment and nanoparticles exposure in melanoma cells in vitro [J].Nanomaterials,2021,11(3):806-816.

[10] HUANG X, LI L D, LYU G M, et al. Chitosan-coated cerium oxide nanocubes accelerate cutaneous wound healing by curtailing persistent inflammation [J]. Inorganic Chemistry Frontiers,2018,5(2):386-393.

[11] GAO R, MITRA R N, ZHENG M, et al. Developing nanoceria-based ph-dependent cancer-directed drug delivery system for retinoblastoma [J]. Advanced Functional Materials,2018,28(52):201806248.

[12] NIU J, AZFER A, ROGERS L M, et al. Cardioprotective effects of cerium oxide nanoparticles in a transgenic murine model of cardiomyopathy [J]. Cardiovascular Research,2007,73(3):549-559.

[13] SANE P K, TAMBAT S, SONTAKKE S, et al. Visible light removal of reactive dyes using CeO2 synthesized by precipitation [J]. Journal of Environmental Chemical Engineering,2018,6(4):4476-4489.

[14] HUANG X, LIU H, LIU J, et al. Synthesis of micro sphere CeO2 by a chemical precipitation method with enhanced electrochemical performance [J]. Materials Letters,2017,193:115-118.

[15] XU K,CHENG Y,YAN J, et al. Polydopamine and ammonium bicarbonate coated and doxorubicin loaded hollow cerium oxide nanoparticles for synergistic tumor therapy [J]. Nano Research,2019,12(12):2947-2953.

[16] CINZIA P, GABRIELE G S, FABIO M, et al. Cardiac side effects of chemotherapy: state of art and strategies for a correct management [J]. Current Vascular Pharmacology,2014,12(1):106-116.

[17] SACK M, ALILI L, KARAMAN E, et al. Combination of conventional chemotherapeutics with redox-active cerium oxide nanoparticles: a novel aspect in cancer therapy [J]. Molecular Cancer Therapeutics,2014,13(7):1740-1749.

[18] MINOTTI G, MENNA P, SALVATORELLI E, et al. Anthracyclines: molecular advances and pharmacologic developments in antitumor activity and cardiotoxicity [J]. Pharmacological Reviews,2004,56(2):185-229.

[19] DU C, DENG D, SHAN L, et al. A pH-sensitive doxorubicin prodrug based on folate-conjugated BSA for tumor-targeted drug delivery [J]. Biomaterials,2013,34(12):3087-3097.

[20] GENIER F S, BIZANEK M, WEBSTER T J, et al. Increased viability of fibroblasts when pretreated with ceria nanoparticles during serum deprivation [J]. International Journal of Nanomedicine,2018,13:895-901.

[21] YAO C, WANG W, WANG P, et al. Near-infrared upconversion mesoporous cerium oxide hollow biophotocatalyst for concurrent pH-/H2O2-responsive O2-evolving synergetic cancer therapy [J]. Advanced Materials,2018,30(7):1704833.

[22] JIA T, XU J, DONG S, et al. Mesoporous cerium oxide-coated upconversion nanoparticles for tumor-responsive chemo-photodynamic therapy and bioimaging [J]. Chemical Science,2019,10(37):8618-8633.

[23] WASON M S, LU H, YU L, et al. Cerium oxide nanoparticles sensitize pancreatic cancer to radiation therapy through oxidative activation of the JNK apoptotic pathway [J]. Cancers,2018,10(9):303-319.

[24] KOUVARIS J R, KOULOULIAS V E, VLAHOS L J. Amifostine: the first selective-target and broad-spectrum radioprotector [J]. The Oncologist,2007,12(6):738-747.

[25] KRUG L M, CURLEY T, SCHWARTZ L, et al. Potential role of histone deacetylase inhibitors in mesothelioma: clinical experience with suberoylanilide hydroxamic acid [J]. Clinical Lung Cancer,2006,7(4):257-261.

[26] TARNUZZER R W, COLON J, PATIL S, et al. Vacancy engineered ceria nanostructures for protection from radiation-induced cellular damage [J]. Nano Letters,2005,5(12):2573-2577.

[27] ZHANG C, LIU W L, BAI X F, et al. A hybrid nanomaterial with NIR-induced heat and associated hydroxyl radical generation for synergistic tumor therapy [J]. Biomaterials,2019,199:1-9.

(責(zé)任編輯:郁慧,包震宇)

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