锌掺杂二氧化锰纳米片的可控合成及其在MRI引导下金属离子干扰协同治疗乳腺癌中的应用

本文创新性地通过调控ZIF8前驱体制备了Zn2+掺杂MnO2纳米片（Zn-MnO2），该纳米平台兼具增强型T1加权磁共振成像（MRI）信号、高效光热转换（η=33.29%）和活性氧（ROS）生成能力。体内外实验证实Zn2+的引入通过破坏肿瘤细胞离子稳态，协同诱导细胞凋亡和铁死亡（ferroptosis），RNA测序（RNA-seq）揭示了其通过调控线粒体功能障碍和铁代谢相关通路发挥抗肿瘤作用，为多金属离子干扰协同治疗（MIIT）提供了新范式。

　　

Highlight

本研究首次通过室温合成策略可控制备Zn²⁺掺杂MnO₂纳米片（Zn-MnO₂），其形成关键依赖于ZIF8前驱体中Cu²⁺和三氯乙酸（TCA）的协同作用。该纳米平台展现出9.89 mM^-1s^-1的纵向弛豫率（r₁），在808 nm近红外光照射下光热转换效率达33.29%，并能高效催化活性氧（ROS）生成。

Materials and characterization

所有参与Zn-MnO₂纳米片合成的化学试剂及表征仪器详见补充材料S1-S2部分。特别采用三硫氰尿酸（TCA）修饰的Cu掺杂ZIF8作为前驱体，通过简易的室温反应即可获得尺寸约20 nm的纳米片。

Characterization of Zn-MnO₂

透射电镜（TEM）显示所制备样品呈20 nm左右的纳米片结构（图1a），扫描电镜（SEM）进一步证实其片状形貌（图1b）。能量色散谱（EDS）和元素映射证实Zn、Mn、O元素均匀分布（图S1，图1c），X射线光电子能谱（XPS）证实Zn²⁺成功掺杂入MnO₂晶格。

Conclusion

该工作通过精准调控ZIF8前驱体组成，首次实现Zn²⁺掺杂MnO₂纳米片的可控合成。所获Zn-MnO₂不仅具有增强的MRI信号和光热性能，更能通过持续释放Zn²⁺破坏肿瘤细胞离子稳态，协同诱导凋亡和铁死亡，为多金属离子协同治疗提供了创新性纳米平台。