陕西
近日，沙特阿拉伯AneesA. Ansari博士、西安电子科技大学吕锐婵教授团队、哈尔滨工业大学陈冠英教授团队在Coordin. Chem. Rev.（中国科学院一区Top，影响因子20.6）上发表综述文章《Cytotoxicity and genotoxicity evaluation of chemically synthesized and functionalizedupconversionnanoparticles(上转换纳米粒子的合成、功能化、毒性评估)》，对功能化上转换纳米粒子（UCNPs）的纳米毒理学和生物毒性进行综述，并描述在细胞和遗传水平上评估毒性的方法。
UCNPs具有反斯托克斯特性，可以将低能量光子转换为高能量光子发射。UCNPs不仅具有良好的生物相容性和胶体分散性，而且它还具有易于表面功能化的特性。正是由于这一特性，使它与传统的发光探针相比，在生物检测、生物传感、生物成像和疾病治疗等领域有广泛应用，该综述通过对UCNPs的免疫毒性和遗传毒性行为进行探讨并展望，有助于加强对纳米材料与生理组织之间相互作用的理解，推动UCNPs在生物医学方面的应用。
首先，作者介绍了UCNPs的合成及发光过程，包括核结构的合成（共沉淀、水热、高温热解等）、核壳和多层核壳结构的合成。作者还介绍了UCNPs在生物科学领域的基础研究，主要包括生物成像、纳米药物（光热治疗、光动力治疗、药物释放和可视化）以及生物检测（温度、pH、离子、分子、活性组分等）。然后，回顾了UCNPs的表面物理化学性质、大小和表面物理化学性质的生物毒性评估，主要包括纳米毒理学以及UCNPs与细胞/组织相互作用。此外，作者还总结了在细胞和遗传水平上评估纳米晶体毒性的方法（MTT、NRU、Western Blot、细胞凋亡检测、流式细胞术分析、溶血试验、单线态氧ROS测试、乳酸脱氢酶LDH测定法、单细胞凝胶电泳）。作者希望通过这些评估方法为UCNPs在生物医学应用领域提供参考和指导。
最后，作者从几个方面展望了UCNPs的未来：UCNPs的体内扩散特性及其与生物组织的相互作用，包括细胞摄取、细胞毒性、稳定性、表面电荷、生物分布和在活体内的剂量效应；合成工艺的可扩展性和相关成本；低上转换发光（UCL）效率（通常量子产率低于1%）对于传感器和疾病诊疗的制约；细胞摄取动力学、表面配体性质和培养条件等因素；在实体肿瘤的靶向效率低（约0.7%）的问题。总之，如果能系统地解决UCNPs的生物相容性、适用性、靶向效率、临床验证和伦理等问题，UCNPs将为便携式疾病检测、特定疾病在体影像提供新的诊疗模式。
据了解，西安电子科技大学吕锐婵教授团队长期致力于生物材料（尤其是稀土发光材料）以及智能医学影像的研究，2023年12月在J. RareEarths（中国科学院一区TOP，化学类）发表染料功能化稀土发光材料的工作，通过提高NIRII发光强度用于活体病灶荧光；2024年1月在ACSBiomater. Sci. Eng.(中国科学院二区，医学类)发表稀土上转换发光UCL材料研究，用于无创汗液葡萄糖监测。该团队将继续推进稀土发光材料在生物医学影像和无创体外疾病检测中的应用。
通讯员 / 徐涵
编辑 / 王冠玉
责编 / 王 格
出品 / 西安电子科技大学融媒体中心
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