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納米氧化鈰在生物醫藥領域的應用價值
- 2020-03-12-

    鈰是稀土元素中豐度最高的元素,由于其化合物具有較強的氧化還原能力,從而受到各個領域的廣泛關注。在鈰的各類化合物中,納米氧化鈰納米顆粒具有催化活性高、吸收光譜可調、+3和+4氧化態易相互轉化以及毒性較低等優點,在生物醫藥領域具有重要的應用價值。近日,蘭州大學某教授團隊基于納米氧化鈰的類過氧化氫酶生物特性,制備了一種智能納米氧化鈰-光敏劑納米探針,可用于高選擇性、高效率的光動力治療。

    根據Ce3+與Ce4+的比例,氧化鈰納米顆??梢员憩F出不同的類酶性質。鈰在+3價態的比例高于+4價態時,氧化鈰作為類超氧化歧化酶可以清除細胞內超氧化物和自由基,起到抗氧化作用。隨著+4價態鈰離子比例的提高,氧化鈰的類過氧化氫酶的作用逐漸顯著,可以持續有效地催化腫瘤細胞內源性雙氧水分解產生氧氣。此外,氧化鈰納米顆粒在低pH值時也會作為類氧化酶引起DNA損傷。迄今為止,將具有類過氧化氫酶特性的氧化鈰納米顆粒與熒光能量共振轉移機制結合用于光動力治療探針的研究鮮有報道。

    某教授團隊設計出智能氧化鈰-光敏劑納米探針(CeOx-EGPLGVRGK-PPa),將氧化鈰的類過氧化氫酶特性與熒光共振能量轉移效應相結合,可以實現高選擇性的光動力學治療。在這個工作中,氧化鈰納米顆粒作為類過氧化氫酶分解腫瘤內源性過氧化氫以緩解腫瘤乏氧,且作為載體將光敏劑精準運送到腫瘤部位,同時作為熒光共振能量轉移的受體實現光敏劑熒光和單線態氧的抑制。通過連接在氧化鈰納米顆粒與光敏劑之間的多肽鏈設計,納米探針可以從到達腫瘤細胞前的“沉默狀態”,到在腫瘤細胞內通過腫瘤細胞生物標志物(金屬基質蛋白酶MMP-2)切斷多肽連接體轉換為“激活狀態”,促使光敏劑熒光恢復,并產生單線態氧,從而實現腫瘤的特異性診斷和治療。

    CeOx-EGPLGVRGK-PPa不僅可以實現腫瘤內源性MMP-2的特異性檢測和腫瘤原位熒光成像,同時具備顯著的光動力治療效果。鑒于該智能氧化鈰-光敏劑納米探針對腫瘤細胞的高選擇性和光動力學治療的高效性,該成果有望為進一步具有診斷和治療功能的刺激響應性納米探針的設計構筑提供新思路。

    

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