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为探究新型纳米颗粒抗癌潜力，研究人员针对 SK - OV - 3（卵巢癌）和 MCF - 7（乳腺癌）细胞，开展 Pd@CQD@Fe?O?纳米颗粒的合成及效应研究。发现其可诱导细胞凋亡、升高 ROS，且对癌细胞毒性强于正常细胞，为癌症治疗提供新方向。
癌症，这个威胁人类健康的 “杀手”，其特征是细胞增殖与程序性死亡失衡，导致细胞不受控堆积。乳腺癌在全球 157 个国家中成为最常见癌症，2022 年新发病例超 230 万，死亡 67 万；卵巢癌作为妇科恶性肿瘤，因早期诊断难、症状隐蔽，死亡率高，2020 年全球新发病例约 31.4 万，死亡 20.7 万。传统癌症治疗面临诸多挑战，而纳米技术的兴起为攻克这些难题带来希望。纳米载体凭借纳米级尺寸和表面修饰特性，能突破生物屏障实现靶向给药，金属纳米颗粒如钯（Pd）、铁氧化物（Fe?O?）等在生物医学领域展现出巨大潜力，碳量子点（CQDs）因高溶解性、低毒性和良好生物相容性，在成像、药物递送等方面备受关注。不过，将 CQDs 与 Fe?O?、Pd 结合形成的 Pd@CQD@Fe?O?纳米颗粒，其对癌症细胞的具体作用机制和抗癌效果尚需深入探究。
在此背景下，伊朗伊斯兰阿扎德大学（Islamic Azad University）的研究人员开展了相关研究，旨在明确 Pd@CQD@Fe?O?纳米颗粒对乳腺癌细胞 MCF - 7 和卵巢癌细胞 SK - OV - 3 的细胞毒性、诱导凋亡能力及活性氧（ROS）生成机制，该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员采用化学共沉淀法合成 Fe?O?纳米颗粒，通过水热法制备 CQDs，再利用超声和回流技术将 CQDs 和 Pd 负载到 Fe?O?表面，成功构建 Pd@CQD@Fe?O?纳米颗粒。借助扫描电子显微镜（SEM）、能量色散光谱（EDS）、X 射线光电子能谱（XPS）、振动样品磁强计（VSM）和 zeta 电位分析等技术对其形貌、元素组成、表面电荷和磁性能进行表征。细胞实验方面，运用 MTT 法检测纳米颗粒对癌细胞和正常细胞的毒性，通过流式细胞术（Annexin V - FITC/PI 染色）分析细胞凋亡率，采用实时荧光定量 PCR（qRT - PCR）检测凋亡相关基因（Bax、Bcl - 2、caspase - 8、caspase - 9）的表达水平，利用 caspase - 3/7 活性检测试剂盒测定 caspase 酶活性，通过甲基蓝（MB）降解实验、3,3′,5,5′ - 四甲基联苯胺（TMB）显色反应和 1,3 - 二苯基异苯并呋喃（DPBF）探针法评估 ROS 生成能力。
纳米颗粒表征结果
SEM 显示 Pd@CQD@Fe?O?呈球形，平均粒径 63±13 nm；zeta 电位分析表明，Fe?O?表面电荷为 22 mV，CQD@Fe?O?为 - 12 mV，Pd@CQD@Fe?O?为 8 mV，说明 CQDs 和 Pd 成功修饰到 Fe?O?表面。EDS mapping 证实纳米颗粒含 N、O、C、Pd、Fe 元素；VSM 显示其具有超顺磁性，便于磁分离；XPS 分析显示 Pd 以 Pd?和 Pd2?形式存在，CQDs 中的碳以多种官能团形式存在。
细胞毒性与选择性
MTT 结果显示，Pd@CQD@Fe?O?对 MCF - 7 和 SK - OV - 3 细胞的半数抑制浓度（IC??）随时间延长逐渐降低，呈剂量和时间依赖性。72 h 时，MCF - 7 细胞 IC??为 28.42 μg/mL，SK - OV - 3 为 248.9 μg/mL，而正常细胞 MCF - 10 A 和 CHO 的 IC??显著高于癌细胞，肿瘤选择性指数（TSI）表明该纳米颗粒对癌细胞的选择性是正常细胞的 28 倍（MCF - 7/MCF - 10 A）和 3 倍（SK - OV - 3/CHO）。
诱导细胞凋亡作用
流式细胞术显示，经 Pd@CQD@Fe?O?处理 72 h 后，MCF - 7 细胞总凋亡率达 79.8%（早期和晚期凋亡），SK - OV - 3 为 77.01%，而正常细胞凋亡率极低。qRT - PCR 结果显示，MCF - 7 细胞中 caspase - 8 mRNA 表达上调 1.62 倍，SK - OV - 3 上调 1.11 倍，同时 Bcl - 2 表达在 MCF - 7 中显著升高 2.29 倍，在 SK - OV - 3 中下调 0.76 倍。caspase - 3/7 活性检测显示，SK - OV - 3 细胞中该酶活性显著升高 3 倍，而 MCF - 7 细胞无明显变化，提示纳米颗粒在不同癌细胞中通过不同凋亡通路发挥作用。
ROS 生成机制
MB 降解和 TMB 显色实验表明，Pd@CQD@Fe?O?在 H?O?存在下能高效催化产生羟基自由基（?OH），DPBF 探针法证实其可显著提升 ROS 水平。这表明纳米颗粒通过类似芬顿反应产生活性氧，诱导癌细胞氧化应激，进而引发凋亡。
综上所述，本研究成功制备了 Pd@CQD@Fe?O?纳米颗粒，其通过产生活性氧，激活 extrinsic 凋亡通路（caspase - 8 介导），在乳腺癌和卵巢癌细胞中展现出高效的细胞毒性和选择性诱导凋亡能力，且对正常细胞毒性较低。该研究不仅揭示了 Pd@CQD@Fe?O?的抗癌机制，还为开发基于纳米技术的癌症靶向治疗药物提供了新策略，有望克服传统化疗的局限性，为乳腺癌和卵巢癌的治疗带来新希望。未来研究可进一步优化纳米颗粒的靶向性和递送效率，开展体内实验验证其安全性和疗效，推动该类纳米药物向临床转化。
