基于上转换纳米粒的金纳米颗粒光点击聚集与二氧化铈-姜黄素氧化还原调控协同抗肿瘤治疗新策略

本综述系统介绍了一种多功能纳米平台（USiCeCurAu），创新性地整合上转换纳米颗粒（UCNPs）、金纳米颗粒（AuNPs）、二氧化铈（CeO2）和硫缩酮-姜黄素-三苯基膦缀合物（TK-CUR-TPP），通过近红外光触发实现光动力疗法（PDT）、化学动力疗法（CDT）与温和光热疗法（mPTT）的三重协同治疗。该平台通过光点击化学反应诱导AuNPs原位聚集增强光热转化效率，利用CeO2的氧化还原循环特性实现谷胱甘肽（GSH）耗竭/活性氧（ROS）生成双向调控，同时通过TPP靶向线粒体破坏能量代谢并下调热休克蛋白（HSPs）表达，最终在4T1肿瘤模型中展现显著治疗效果（肿瘤体积从185 mm3降至27 mm3）并有效缓解治疗后炎症反应。

　　

1 引言

恶性肿瘤作为全球重大公共卫生问题，其治疗策略创新迫在眉睫。传统疗法存在明显局限性，而光动力疗法（PDT）、化学动力疗法（CDT）和温和光热疗法（mPTT）因其空间可控性和低副作用特性成为研究热点。然而，肿瘤微环境（TME）的缺氧状态、高谷胱甘肽（GSH）水平以及热休克蛋白（HSPs）表达等因素严重制约这些疗法的效果。本研究通过构建多功能纳米平台USiCeCurAu，首次实现三重疗法的时空同步激活与协同增效。

2 结果与讨论

2.1 合成与表征

通过溶剂热法合成单分散NaYF₄:Yb³⁺,Tm³⁺@1/4NaYF₄上转换纳米颗粒（UCNPs，23-26 nm），经介孔二氧化硅（mSiO₂）包覆后形成椭球体USi（48-52 nm）。X射线光电子能谱（XPS）证实Ce元素存在混合价态（Ce³⁺/Ce⁴⁺比例为39.6%/60.4%），这种价态分布有利于增强GSH耗竭能力和氧释放能力。金纳米颗粒（AuNPs）经聚乙二醇（PEG）修饰后分别连接2,5-二苯基四唑（Tz）和4-乙烯基苯甲酸（Va），形成tAuNP和vAuNP（13 nm），Zeta电位分别为-14.5 mV和-18.2 mV。最终通过静电作用将功能化AuNPs锚定于USiCeCur表面，形成USiCeCurAu纳米平台。

2.2 协同效应验证

CeO₂在紫外光激发下展现半导体特性，通过电子-空穴对（h⁺/e^-）催化产生·OH和O₂·^-，同时在黑暗状态下通过类超氧化物歧化酶（SOD）活性将O₂·^-转化为H₂O₂和O₂。DTNB法证实USiCeCurAu具有浓度依赖的GSH耗竭能力，而单线态氧传感器绿色（SOSG）荧光和电子自旋共振（ESR）光谱验证了其光诱导¹O₂生成能力。值得注意的是，CeO₂的类过氧化氢酶（CAT）活性在近红外光照下显著增强，氧气探针检测显示O₂产量提升2.3倍。

2.3 光诱导金纳米颗粒聚集与mPTT

365 nm紫外照射10分钟后，Tz与Va发生环加成反应（分子量387 g mol^-1），导致tAuNP/vAuNP混合物流体力学直径从15 nm增至580 nm，紫外吸收峰红移至800 nm，溶液颜色由酒红色变为蓝灰色。透射电镜（TEM）直观展示了AuNPs的聚集过程。经980 nm激光激发UCNPs发射紫外光后，USiCeCurAu在肿瘤细胞内实现AuNPs原位聚集，使光热转换效率（η）达56.82%，温度升至55.2°C，显著高于USiCurAu（38.91%）和USiCeCur（11.68%）。

2.4 体外细胞毒性研究

MTT实验表明USiCeCurAu对4T1细胞具有显著杀伤作用（存活率2%），流式细胞术和共聚焦显微镜显示其能诱导剧烈ROS爆发。JC-1染色证实线粒体膜电位崩溃，ATP检测显示能量代谢衰竭。Western blotting证实HSP70表达下调，其中USiCeCurAu组HSP70表达仅为USiCurAu组的54%。通过HSP70过表达/抑制实验，进一步验证了线粒体靶向对热敏化的重要作用。

2.5 体内协同治疗验证

4T1荷瘤小鼠经尾静脉注射USiCeCurAu（30 mg kg^-1）后，ICP-MS显示纳米颗粒在肿瘤组织富集。单次治疗即可将肿瘤体积从185 mm³抑制至27 mm³，H&E染色显示广泛核坏死，TUNEL染色提示DNA损伤加剧。红外热成像证实肿瘤局部温度达45°C，HIF-1α Western blotting证明缺氧缓解。更重要的是，CeO₂的ROS清除能力有效抑制了IL-1β、IL-6和TNF-α等炎症因子表达（降低3.7-6.7倍），避免治疗后结痂形成。

3 结论

USiCeCurAu纳米平台通过精巧的多模态设计，实现了：1）光点击化学控制的AuNPs精准聚集；2）CeO₂介导的动态氧化还原调控；3）线粒体靶向的代谢干预三重协同机制。该工作不仅为肿瘤治疗提供了新范式，其光控聚集策略更为智能纳米材料设计提供了普适性方法。

4 实验部分

研究采用标准溶剂热法合成UCNPs，通过CTAB模板法制备介孔硅壳，原位氧化负载超小型CeO₂（2-3 nm）。金纳米颗粒通过柠檬酸钠还原法制备（13 nm），并经PEG-SH修饰后连接光点击化合物。所有合成产物经TEM、DLS、XPS、FTIR等手段系统表征。生物学实验采用4T1细胞系和BALB/c小鼠模型，遵循卢栋大学动物伦理委员会审批（LDU-IRB202402004）。