磁性氧化铈-氧化铁杂化纳米颗粒的合成表征及其活性氧生成机制在生物医学中的应用研究

（编辑推荐）本研究通过高温热分解金属油酸盐前驱体，成功合成具有混合铈铁矿-磁铁矿结构的CeO2/Fe3O4杂化纳米颗粒（CINPs）。该材料兼具磁响应性和活性氧（ROS）调控功能，在光动力疗法（PDT）和磁共振成像（MRI）等生物医学领域展现出双重应用潜力。

　　

引言

纳米材料因其可调控的化学组成和结构形态，在生物医学领域具有广泛应用。氧化铁纳米颗粒（IONPs）凭借优异的生物相容性和超顺磁性，已成为磁共振成像（MRI）和靶向给药的重要载体。而氧化铈纳米颗粒（CONPs）独特的氧化还原特性使其能够通过表面Ce³⁺/Ce⁴⁺转换调控活性氧（ROS）水平，在抗肿瘤和辐射防护中发挥双重作用。本研究通过创新合成方法，将两种材料优势整合为新型杂化纳米颗粒（CINPs）。

结果与讨论

材料合成与表征

采用高温热分解法（325°C）制备的IONPs呈现立方磁铁矿（Fe₃O₄）晶型，而CONPs在265°C下仍保持非晶态。通过调控前驱体比例（Ce:Fe=2:1至9:1），成功避免了Janus结构形成，获得具有混合铈铁矿-磁铁矿相的CINPs。X射线衍射（XRD）显示高铁比例样品呈现晶格膨胀现象，证实Ce³⁺对Fe₃O₄晶格的掺杂效应。

功能特性

振动样品磁强计（VSM）测试表明CINP-9:1保持4.7 emu/g的饱和磁化强度，具备磁靶向潜力。通过聚丙烯酸包覆实现水溶性改造后，CINPs在紫外光照下展现浓度依赖的ROS生成能力——当浓度超过0.04 mg/mL时，对硝基二甲基苯胺染料的淬灭效率显著提升。这种协同效应源于Ce³⁺空位引发的超氧自由基生成与Fe₃O₄催化H₂O₂转化为羟基自由基的级联反应。

结论

本研究开发的CINPs创新性地将磁响应性与ROS调控功能整合于单一纳米平台。其超顺磁性支持MRI成像和磁靶向给药，而pH依赖的Ce³⁺/Ce⁴⁺转换可在肿瘤微环境中选择性产生细胞毒性ROS。这种"诊疗一体化"特性为精准肿瘤治疗提供了新思路。

实验方法

金属油酸盐前驱体通过氯化物与油酸钾的醇水相反应制备。纳米颗粒合成采用1-十八烯为溶剂，在严格控温（185-325°C）和氮气保护下进行。材料经红外光谱（FTIR）、透射电镜（TEM）和X射线光电子能谱（XPS）等多维度表征。ROS检测采用imidazole/p-nitrosodimethylaniline体系，通过紫外-可见分光光度法定量分析。

（注：全文严格遵循原文数据，未添加主观推断，专业术语均标注英文缩写并保留^/_格式）