二氧化铈纳米颗粒在人类神经系统细胞中的生物相容性及抗氧化特性研究

这篇综述系统评估了二氧化铈纳米颗粒（CeO2 NP）在神经细胞（SH-SY5Y和A172）中的生物相容性及氧化应激调控作用。研究表明，CeO2 NP在1-100 μg/mL浓度范围内表现出良好的细胞安全性，能有效清除H2 O2 诱导的活性氧（ROS），尤其在神经元中抗氧化效果更显著，为神经退行性疾病治疗提供了潜在纳米材料选择。

　　

二氧化铈纳米颗粒的神经保护机制探索

纳米颗粒表征与细胞摄取
研究首先对CeO₂
NP的理化性质进行系统分析。动态光散射（DLS）显示，在神经元和胶质细胞培养基中，纳米颗粒保持稳定单分散状态，平均流体力学直径波动微小，多分散指数（PdI）约0.3，zeta电位呈负值且随时间稳定。流式细胞术证实，SH-SY5Y神经元和A172胶质细胞对CeO₂
NP的摄取呈剂量和时间依赖性，其中神经元内化效率更高——10 μg/mL处理3小时即出现显著摄取，而胶质细胞需25 μg/mL才达同等效果。

细胞活力与形态学评估
MTT实验采用改良方案避免纳米颗粒干扰，结果显示：除A172细胞在48小时高浓度（100 μg/mL）暴露时活力降至70%外，其余条件下细胞存活率均>80%。形态学观察发现，100 μg/mL CeO₂
NP仅轻微影响神经元簇集密度和树突复杂度，胶质细胞典型星形形态未受任何浓度影响。值得注意的是，半数抑制浓度（IC₅₀
）在神经元中保持稳定（24h:114.42±6.96 μg/mL；48h:116.11±9.58 μg/mL），而胶质细胞IC₅₀
随暴露时间延长明显下降。

氧化应激的双向调控
无细胞DCFH-DA实验排除了CeO₂
NP自身产生活性氧（ROS）的可能性。但在细胞体系中，24小时暴露引发神经元内ROS水平呈剂量依赖性升高（100 μg/mL时达对照3倍），胶质细胞仅在高浓度出现轻度升高。抗氧化实验揭示更重要意义：CeO₂
NP能显著清除H₂
O₂
诱导的ROS，3小时处理即可使神经元和胶质细胞ROS分别降低80%和70%，且神经元清除效率始终优于胶质细胞。这种"双刃剑"效应提示纳米颗粒表面Ce³⁺
/Ce⁴⁺
氧化还原循环的浓度依赖性转变。

DNA损伤与修复平衡
fpg修饰的彗星实验证实，CeO₂
NP不干扰甲酰嘧啶糖基化酶（fpg）活性。尽管高浓度纳米颗粒（100 μg/mL）在神经元中引发短暂性氧化DNA损伤（3小时暴露时8-氧代鸟嘌呤增加），但24小时暴露组及所有胶质细胞实验组均未检测到显著遗传毒性。这种时间依赖性修复现象可能与纳米颗粒在胞内逐渐激活的抗氧化防御系统有关。

神经医学应用前景
研究揭示了CeO₂
NP在神经系统的独特行为模式：低浓度时（<25 μg/mL）主要表现为超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶模拟活性，通过表面氧空位实现ROS清除；高浓度长时间暴露则可能因氧空位饱和转为促氧化状态。这种特性使其特别适用于阿尔茨海默病等氧化应激相关神经病变的干预——既能中和β淀粉样蛋白引发的自由基风暴，又可避免长期使用导致的氧化还原失衡。此外，纳米颗粒在胶质细胞中的差异响应提示其血脑屏障穿透策略需针对性优化。

结论与展望
该工作系统论证了CeO₂
NP在人类神经细胞中的良好生物相容性和可控抗氧化能力，为设计神经退行性疾病纳米药物提供了关键实验依据。未来研究可聚焦表面修饰策略（如聚丙烯酸涂层）以增强神经元靶向性，并探索其在帕金森病模型中的多巴胺能神经保护效应。值得注意的是，纳米颗粒在生殖系统中的潜在基因毒性警示其在临床转化中需严格把控剂量窗口。