基于壳聚糖稳定的α-Fe2O3纳米颗粒绿色合成及其808 nm激光光疗应用研究

本研究通过绿色合成与水热法结合，制备了壳聚糖（CS）稳定的α-Fe2O3纳米颗粒，用于光热（PTT）和光动力（PDT）协同治疗。该纳米复合材料在808 nm激光照射下表现出7%的光热转换效率，并通过甲基蓝探针证实其产生活性氧（ROS）能力。MTT实验显示，500 ppm浓度下激光照射可使AGS胃癌细胞存活率降至68%，为癌症非侵入性治疗提供了新型生物相容性材料。

　　

癌症治疗领域长期面临传统疗法损伤健康细胞的难题。手术、放疗和化疗虽有效，但常伴随严重副作用。近年来，基于纳米技术的非侵入性疗法——光热治疗（PTT）和光动力治疗（PDT）崭露头角，它们通过精准靶向肿瘤组织，利用光能转化为热能或产生活性氧来选择性杀伤癌细胞。其中，氧化铁纳米颗粒（α-Fe₂O₃ NPs）因其独特的红外吸收特性、生物安全性和低成本优势备受关注，但存在易团聚、稳定性差等瓶颈。

为解决这些问题，Farshad Dehdashti、Hossein Shirkani等研究者在《Scientific Reports》发表论文，创新性地将绿茶提取物作为还原剂，通过绿色合成与水热法结合制备α-Fe₂O₃ NPs，并引入天然聚合物壳聚糖（CS）改善其分散性和生物相容性。研究团队采用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）等技术表征材料特性，通过紫外-可见光谱测定能带结构，并系统评估了纳米复合材料的光热转换性能、ROS生成能力及体外抗肿瘤效果。

材料表征结果

TEM显示α-Fe₂O₃ NPs呈多孔球形，平均粒径45±11 nm。XRD证实其高纯度晶相结构，Williamson-Hall方程计算晶粒尺寸为43 nm。

2O₃ NPs的形貌及粒径分布'>

光学与稳定性分析

Tauc图谱计算直接带隙为1.8 eV，紫外吸收显示在近红外区有显著吸收峰。Zeta电位测试表明CS修饰使纳米颗粒表面电位从36.67 mV提升至更稳定范围，溶液可稳定存在72小时以上。

光热性能

在808 nm激光（1 W/cm2）照射下，5 mg/ml的CS-α-Fe₂O₃溶液15分钟内升温13.8°C，光热转换效率达7%。甲基蓝降解实验证实NPs在激光激发下可有效产生羟基自由基。

体外抗肿瘤效果

MTT实验显示：250 ppm浓度下激光照射使AGS细胞存活率降至88%，500 ppm时进一步降至69%（p<0.01），而单纯纳米材料无显著毒性，证明其光疗特异性。

该研究的意义在于：① 开发了环境友好的纳米颗粒绿色合成工艺；② 通过CS修饰解决了氧化铁纳米颗粒的稳定性难题；③ 首次系统评估了α-Fe₂O₃ NPs在808 nm激光下的PTT/PDT双模治疗效果；④ 为胃癌靶向治疗提供了新型生物材料选择。作者在讨论中指出，7%的光热效率虽低于金纳米颗粒，但结合其ROS生成能力和低成本优势，在临床转化中更具潜力。未来需进一步开展动物实验验证其体内安全性和治疗效果。