2025.0029稀土掺杂上转换纳米材料在肿瘤药物传输治疗中的应用.pdf
背景介绍
文章亮点
1. 综述了REEs-UCNPs在肿瘤药物传输治疗过程的作用，以及以REEs-UCNPs为载体的肿瘤药物传输与化学治疗、气体治疗、光动力治疗和免疫治疗的联合应用现状
2. 梳理了以其为载体在肿瘤药物传输联合治疗的最新研究进展和存在的问题，为肿瘤药物传输治疗研究、功能性REEs-UCNPs制备与应用开发提供了科学依据和思路。
内容介绍
1 REEs-UCNPs在肿瘤药物传输中的作用
REEs-UCNPs的靶向相应性释放作用，是指纳米颗粒凭借自身特性精准定位特定靶标，如肿瘤细胞标志物等，当与靶标结合后，会依据周围环境的特定刺激（酶浓度、pH和温度等）启动内部药物释放机制，使药物在靶区精准释出，从而提升疗效并降低对正常组织的伤害[20,21]。
将REEs-UCNPs应用于肿瘤生物成像领域，可以实现深层组织穿透显影、多模态成像、高灵敏捕捉肿瘤微环境以及长时间动态追踪等。
2023年，Hu等[31]将环糊精（CD）和谷胱甘肽（GSH）修饰的的金纳米团簇（cgAuNCs）偶联在降/升转换纳米颗粒（D/UCNPs）NaErF4@NaYF4的表面，制备了相应纳米组装体，原理如图2所示。cgAuNCs对内源性GSH可增强荧光响应，在808 nm激发光照射下，该组装体显示出3个发射带（波长分别为660、1060和1550 nm）输出用于肿瘤成像的荧光信号，同时实现荧光成像和光动力学组合治疗肿瘤，此外，还利用CD的空腔负载阿霉素（DOX）达到了药物传输的效果，为设计用于肿瘤的体内成像和治疗的多功能纳米平台提供了新的方法，使REEs-UCNPs在药物传输中优秀的显像能力在肿瘤微环境中得以应用。
1.3 组织穿透作用
REEs-UCNPs组织穿透能力强，可吸收低能光子发射高能光子。凭借此特性，REEs-UCNPs可载带药物实现药物在体内深层组织穿透。2 以REEs-UCNPs为载体的肿瘤药物传输与其他治疗技术的联合应用
化学治疗，即化疗，以起效快，控制病灶迅速为主要特点。同时它还是一种全身性治疗手段，但这种方法具有极大的副作用，如骨髓抑制、消化道反应（恶心、呕吐、腹泻、便秘等）和脱发等[36]。将化疗与药物传输联合应用时，可起到药物增效减毒作用，可降低药物对非靶位正常细胞的毒性。
2.2 REEs-UCNPs药物传输与气体治疗联合
气体治疗是利用特定气体分子的生物学特性，向机体输送药用气体，凭借其物理化学与生物学效应，精准干预细胞、调节信号通路、改善病理状态，实现疾病预防、诊断与治疗的策略[39,40]。
2.3 REEs-UCNPs药物传输与光动力治疗联合
光动力治疗（Photodynamic Therapy，PDT）是一种联合应用光敏剂、特定波长光照射以及氧分子来选择性破坏靶组织的新型治疗技术[43]。将药物传输与光动力治疗相结合可以提供安全、无创检测与非侵入性治疗。
2023年，Mukherjee等[44]将叶酸（FA）封装于NaYF4:Yb，Er中，嵌入多孔有机聚合物纳米纤维中，然后将功能化FA与有效靶向癌细胞A549的复合物连接，最后装载抗癌药物DOX，得到了一种用于光动力治疗研究的复合材料（UCNPs@TPDABA@FA），原理如图6所示。
3 结论与展望
本文综述了基于REE-UCNPs的药物传输在肿瘤治疗领域的最新研究进展，首先介绍了REE-UCNPs在肿瘤药物传输中的主要作用，其中靶向控制性释放作用和强组织渗透作用是提高REEs-UCNPs临床应用效果的关键。重点介绍了以REEs-UCNPs为载体的肿瘤药物传输与化学治疗、气体治疗、光动力治疗和免疫治疗等的联合应用，并分析了每一种联合应用的优势和不足。一方面，REEs-UCNPs介导的药物传输具有高效的药物负载与释放能力、精确的靶向定位能力和实时的药物追踪与监测能力，具有极大的应用潜力。另一方面，REEs-UCNPs的实际应用仍然面临着较大的挑战，例如，尽管REEs-UCNPs能显著增加生物传感和生物成像的灵敏度，但仍面临着有限的上转换效率。为此，有考虑利用染料敏化的REEs-UCNPs可以将窄带近红外吸收扩展到更合适的波长范围，但是其在体内和体外的稳定性和安全性有待商榷。针对这些问题，仍需要研究者深入研究改性的REEs-UCNPs的生物相容性、长期毒性以及在实际应用中的稳定性，进一步了解其在体内分布、代谢和排泄过程以及潜在的生物毒性。
青年编委介绍
孟佩俊，三级教授，博士研究生导师。内蒙古自治区高等学校青年科技英才，内蒙古自治区新时代专业技术人才选拔培养项目二层次人选，内蒙古自治区卫生检测与评价工程技术中心负责人，重点支持包头市劳模（职工）创新工作室负责人。主持国家自然科学基金2项、内蒙古自治区青年科技人才项目1项、内蒙古自然科学基金等省级科研项目5项。以第一作者或通讯作者发表学术论文40余篇，授权发明专利1项、实用新型专利8项，出版专著1部，参编教材12部。获省级优秀论文特等奖1项、优秀研究成果一等奖1项。
主要研究方向
稀土纳米材料生物传感器构建、职业和环境有害因素及新污染物分析检测新方法新技术建立和健康风险评估
近两年代表作
1. K. Peng, A. Bai, Y. Wu, S. Wang, H. Gao, S. Li, L. Zhang, M. Jin, W. Peng, P. Meng. Development of a highly sensitive immuno-type fluorescence sensor utilising rare earth element-doped upconversion nanomaterials and graphene oxide for the detection of fenitrothion residues in food, Microchemical Journal. 2025, 212, 113573(1-7).
2. Anqi Bai, Konghao Peng, Wen Guo, Xinyao Su, Buer Qi, Lixia Luo, Wei Peng, Lingyan Zhang, Shurong Li, Peijun Meng. Development of a novel nucleic acid aptamer biosensor for quick and sensitive detection of chlorpyrifos pesticide residues in food. Journal of Food Composition and Analysis, 2025, accepted.
3. 彭孔浩, 彭微, 白安琪, 王凌男, 赵伟馨, 武玥, 郭文, 李淑荣, 罗利霞, 孟佩俊. 基于NaYF4:Yb3+,Er3+@SiO2建立荧光纳米传感器检测牛奶中H2O2. 分析化学（SCI）, 2024, 52(5): 685-694.
4. 赵伟馨, 彭孔浩, 武玥, 郭文, 高鹤然, 张凌燕, 彭微, 李淑荣, 孟佩俊. PEI-NaGdF4:Yb3+,Tm3+稀土掺杂上转换纳米材料的制备及性能. 材料导报（EI）, 2025, 39(5): 24120175-7.
5. 孟颖, 殷慧, 白安琪, 彭孔浩, 宿欣瑶, 杨金玉, 罗利霞, 张凌燕, 李淑荣, 孟佩俊. 聚丙烯酸-NaGdF4:Yb3+/Er3+纳米晶的合成及其性能研究. 分析试验室（EI）, 2024, 43(11): 1529-1537.
