综述：上转换纳米材料的毒性、生物分布及生物安全性系统综述：毒性缓解策略与安全应用的未来方向

（编辑推荐）本综述系统评估了2008-2024年间上转换纳米颗粒（UCNPs）的毒性机制与生物安全性，聚焦氧化应激、活性氧（ROS）生成、炎症反应等关键通路，结合表面修饰、理化特性及给药途径的调控策略，为UCNPs在生物传感、成像及药物递送（PDT）等领域的应用提供数据驱动的安全性框架。

　　

上转换纳米材料的理化特性

上转换纳米颗粒（UCNPs）因其独特的光学性质（如近红外激发/可见光发射）在生物医学领域备受关注。其合成方法包括热分解法、水热法及共沉淀法，其中NaYF₄基质掺杂Yb³⁺/Tm³⁺的核壳结构可显著提升发光效率。然而，合成过程中产生的氟化碳副产物可能引发毒性，需通过表面配体交换（如聚乙二醇PEG或柠檬酸盐修饰）增强水溶性与稳定性。

毒性影响因素

表面电荷与尺寸效应：带正电的UCNPs@PEI易被细胞摄取但毒性较高，而PAA修饰的负电颗粒（50 nm）可通过肝脾快速清除。尺寸依赖性研究表明，350 nm颗粒诱发内皮细胞凋亡的能力是50 nm颗粒的3倍，与ROS水平呈正相关。
氧化应激与炎症：未包覆的NaYF₄:Yb,Er核心可释放F^-和Ln³⁺离子，抑制线粒体ATP合成，导致IL-6、TNF-α等炎症因子上调，斑马鱼模型中可见肠道菌群紊乱和中性粒细胞浸润。

毒性缓解策略

表面工程化：二氧化硅（SiO₂）包覆层厚度与毒性成反比，10 nm厚壳使RAW264.7巨噬细胞存活率提升至90%。磷酸酯类配体（如EDTMP）可阻断离子泄漏，降低肝肾蓄积。
新型模型应用：类器官芯片（Organ-on-a-chip）模拟人体器官互作，替代传统小鼠实验，精准预测UCNPs@SiO₂的肺纤维化风险。

生物分布与代谢

静脉注射后，PEG化UCNPs主要富集于肝脏（48%）和脾脏（32%），7天后通过胆道排泄；而口服给药时，SiO₂包覆颗粒可穿透肠道派尔结，但血药浓度仅为注射途径的1/10。

未来挑战

需建立全球统一的UCNPs毒性评估标准，结合QSPR模型预测不同表面化学结构的EC₅₀值，并探索可降解基质（如K₃ZrF₇:Yb/Er）以减少环境残留。

（注：全文严格依据原文数据，未添加主观结论）