肿瘤的化疗、放疗、手术治疗等传统疗法存在疗效不足、特异性低、副作用严重等问题,导致其治疗效果并不理想。近年来,光动力治疗、光热治疗、饥饿治疗、纳米催化治疗等治疗方法取得了相当大的进展,这些新兴肿瘤治疗方法具有疗效高、选择性好、副作用小等优势。饥饿治疗是利用葡萄糖氧化酶(GOx)将葡萄糖氧化成葡萄糖酸和毒性过氧化氢(H_2O_2)的一种癌症治疗方法,受到了越来越多的关注,因为GOx自身的生物相容性和易降解,尤其对β-D-葡萄糖的催化效率很高。更有趣的是,生成的H_2O_2具有高效的氧化和光解特性,易于与其它治疗方式结合进行联合治疗,在肿瘤治疗中具有相当大的应用前景。本文以柠檬酸(CA)为碳源、乙二醇(EDA)为表面钝化剂,采用简单的一步水热法制备了Ce、Gd双稀土掺杂的碳点Ce-Gd@CDs。透射电子显微镜(TEM)结果表明该CDs粒径在2.3±0.6 nm范围内,具有良好的单分散性。将GOx通过酰胺键与Ce-Gd@CDs的氨基共价偶联,得到直径为25.5 nm的功能化纳米酶Ce-Gd@CDs-GOx。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X-射线光电子能谱(XPS)分析了Ce-Gd@CDs-GOx的表面官能团和元素组成,确定了稀土元素Ce、Gd的成功掺杂和GOx的偶联。荧光光谱发现该纳米酶在350 nm的激发波长下,在450 nm处出现最大发射。此外,selleck化学该纳米酶的纵向弛豫效率r_1高达10.97 m M~(-1)s~(-1),显示出优异的T_1加权MR成像性能。通过体外实验探索了Ce-Gd@CDs-GOx纳米酶对TME的调控程度。研究了纳米酶对葡萄糖的氧化效果,结果表明在加入不同浓度的葡萄糖后,Ce-Gd@CDs-GOx溶液颜色由浅黄色变为亮黄色,表明H_2O_2的生成随着葡萄糖浓度的增加而增加,揭示了所制备的纳米酶对葡萄糖的高效催化性能。通过溶解氧测定评价了纳米酶的产氧效率,结果表明当Ce-Gd@CDs-GOx用量为100μg m L~(-1)时,在5 min孵育过程中产生的O_2含量增加到33 mg L~(-1),表明该纳米酶能够快速分解H_2O_2产生O_2,缓解乏氧。利用ESR光谱分析了Ce-Gd@CDs-GOx在不同条件下同时产生·OH和消耗GSH的特性,结果表明当葡萄糖和GSH共同存在时,由于GOx催化葡萄糖分解生成的H_2O_2促进了Ce~(3+)-类Fenton反应,纳米酶产生·OH的效率显著提高。同时,GSH的还原能力将Ce~(4+)转化为Ce~(3+),GSH被氧化成氧化型谷胱甘肽(GSSH),说明该纳米酶能在一定程度上加速GSH的消耗,抑制GSH对·OH的清除作用,·OH产生量增加,进而获得更高的催化治疗效果。通过细胞实验进一步研究了Ce-Gd@CDs-GMedian preoptic nucleusOx纳米酶的细胞摄取、毒性作用以及对肿瘤细胞的杀伤效果。在4T1细胞与纳米酶共同培养8 h后,平均荧光强度达到47.3,证实纳米酶可以被4T1细胞有效摄取。在CCK-8和Calcein-AM/PI双染色实验中发现当Ce-Gd@CDs-GOx浓度达到1μg m L~(-1),共孵育时间达12 h的条件下,4T1Stem Cells & Wnt抑制剂细胞大部分死亡,存活率仅为23.3%,表明细胞内协同治疗的良好效果。此外,利用DCFH-DA探针对细胞凋亡机制进行研究,结果表明Ce-Gd@CDs-GOx和GOx孵育的细胞均发出强烈的荧光,阐明Ce-Gd@CDs-GOx纳米酶可有效促进胞内ROS产生,进以杀伤肿瘤细胞。综上所述,本文制备了一种结合MR/FL成像和纳米催化/饥饿协同治疗的“一体化”纳米材料,为未来的临床癌症诊断和治疗提供了广阔的应用平台。