叶酸靶向锰掺杂碳点用于可控ROS放大及FL/MR双模成像引导的声动力-化学动力学协同癌症治疗

本研究针对碳点(CDs)作为声敏剂存在的催化效率低和肿瘤靶向性不足问题，开发了叶酸功能化锰掺杂碳点(FA-Mn-CDs)，通过Mn掺杂赋予材料类芬顿催化活性与MR成像功能，实现H2O2向ROS的高效转化及缺氧微环境调控。该纳米平台在4T1荷瘤小鼠中实现≥85%的原发/转移瘤抑制，兼具快速肾脏清除特性，为FL/MR双模成像引导的SDT/CDT协同治疗提供了新型诊疗一体化方案。

　　

恶性肿瘤治疗领域长期面临传统疗法穿透深度不足、毒副作用大等挑战。尽管光动力治疗(PDT)展现出诊疗一体化潜力，但其组织穿透力仅2-3cm，难以作用于深部肿瘤。声动力治疗(SDT)利用超声波10-15cm的穿透优势，通过声敏剂产生活性氧(ROS)杀伤肿瘤，但现有有机/无机声敏剂存在催化效率低、靶向性差等问题。肿瘤微环境(TME)的缺氧、高H₂O₂特性进一步制约疗效，亟需开发能同时调控TME并增强ROS生成的纳米材料。

徐州医科大学的研究团队在《Journal of Colloid and Interface Science》发表研究，通过高温碳化法合成锰掺杂碳点(Mn-CDs)，经EDC介导的酰胺反应连接叶酸(FA)构建靶向纳米平台FA-Mn-CDs。采用透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)表征材料特性，通过电子自旋共振(ESR)检测ROS生成，在4T1乳腺癌荷瘤小鼠模型评估FL/MR成像效能及抑瘤效果。

合成与表征
TEM显示FA-Mn-CDs为直径5.8nm的均匀球形纳米颗粒，XPS证实Mn²⁺成功掺杂。荧光量子产率达18.6%，纵向弛豫率r₁=3.62 mM^-1s^-1，具备优良的MR对比增强能力。

双模催化机制
Mn²⁺通过类芬顿反应将H₂O₂转化为·OH（CDT），同时催化H₂O₂生成O₂缓解缺氧，增强超声(US)诱导的¹O₂产生（SDT）。ESR检测到典型·OH和¹O₂信号，证实双通路ROS放大效应。

靶向与成像
FA修饰使4T1细胞（FRα⁺）摄取量提高3.2倍。活体FL/MR成像显示肿瘤部位特异性富集，信号强度与时间呈正相关，实现诊疗位点可视化。

协同治疗效果
SDT/CDT联合组肿瘤抑制率显著高于单治疗组（p<0.01），肺转移结节减少87.5%。病理分析显示广泛肿瘤细胞凋亡，主要器官无异常，24h内90%药物经肾清除。

该研究创新性地将金属掺杂碳点与靶向配体结合，突破传统声敏剂局限：① Mn²⁺双重功能设计同步解决TME调控与成像需求；② FA介导的主动靶向使肿瘤药物蓄积量提升3倍；③ 双模成像指导的精准治疗为深部肿瘤提供新策略。研究成果为开发新一代纳米诊疗剂奠定基础，推动SDT/CDT协同疗法向临床转化迈进。