尖晶石氧化物在肿瘤诊疗应用领域研究进展★

doi:10.6023/A23040189

化学学报 ›› 2023, Vol. 81 ›› Issue (8): 949-954.DOI: 10.6023/A23040189 上一篇下一篇

所属专题：庆祝《化学学报》创刊90周年合辑

研究评论

尖晶石氧化物在肿瘤诊疗应用领域研究进展^★

张媛^a, 郑贝宁^b, 符美春^a, 冯守华^a^,^*()

a 吉林大学化学学院无机合成与制备化学国家重点实验室长春 130012
b 吉林大学物理学院长春 130012

投稿日期:2023-04-30 发布日期:2023-09-14
作者简介:
张媛, 吉林大学化学学院无机合成与制备化学国家重点实验室工程师. 主要从事无机固体化学的生物医用、水热合成化学与原子级pn结材料的研究.
郑贝宁, 吉林大学物理学院工程师. 主要研究领域为固体功能材料的合成、分子束外延薄膜的生长及器件研究.
符美春, 吉林大学化学学院无机合成与制备化学国家重点实验室在读研究生. 主要从事尖晶石氧化物的合成、无机固体化学的生物医用与水热合成研究.
冯守华, 吉林大学化学学院无机合成与制备化学国家重点实验室教授, 中国科学院院士. 主要从事无机固体化学、水热合成化学与原子级pn结材料的研究.
^★庆祝《化学学报》创刊90周年.
基金资助:
项目受国家自然科学基金(21831003); 项目受国家自然科学基金(91959201)

Research Progress in the Application of Spinel Oxides in Tumor Therapy^★

Yuan Zhang^a, Beining Zheng^b, Meichun Fu^a, Shouhua Feng^a()

a State Key Laboratory of Inorganic Synthesis and Preparative Chemistry, College of Chemistry, Jilin University, Changchun 130012
b College of Physics, Jilin University, Changchun 130012

Received:2023-04-30 Published:2023-09-14
Contact: *E-mail: shfeng@jlu.edu.cn
About author:
^★Dedicated to the 90th anniversary of Acta Chimica Sinica.
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(21831003); National Natural Science Foundation of China(91959201)

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摘要/Abstract

尖晶石氧化物的元素组成多样、阳离子占位灵活、价态多变以及电子结构丰富, 由此带来了丰富的物理化学性质. 近年来, 更是作为一类重要的无机纳米肿瘤诊疗剂, 在肿瘤的标记、诊断与治疗领域展示出了优异的潜力. 尖晶石氧化物AB₂O₄的结构组成中A-O四面体与B-O八面体的比例固定, 由B-O八面体中d轨道劈裂计算得到的e_g轨道占据率, 能够作为多种催化反应的描述符, 因此, 在多种肿瘤治疗过程中建立尖晶石氧化物的电子态结构与诊疗性能间的构效关系上展现出独特的优势.

关键词: 尖晶石, 电子态调控, 光热治疗, 光动力治疗, 活性氧催化

The spinel oxides have various elements, flexible cations, variable valence states and rich electronic structure, which bring about rich physical and chemical properties. In recent years, as important inorganic nano therapeutic agents in tumor, they had shown excellent potential in the field of tumor labeling, diagnosis and treatment. The ratio of A-O tetrahedron to B-O octahedron is fixed in the structure composition of spinel oxide AB₂O₄, and the occupancy ratio of e_g orbital calculated by d orbital splitting in B-O octahedron can be used as a descriptor of various catalytic reactions. Therefore, it shows a unique advantage in establishing the structure-activity relationship between the electronic state structure of spinel oxides and the diagnostic and therapeutic performance in the treatment of various tumors.

Key words: spinel oxides, electronic state regulation, photothermal therapy, photodynamic therapy, reactive oxygen species catalysis

引用此文

张媛, 郑贝宁, 符美春, 冯守华. 尖晶石氧化物在肿瘤诊疗应用领域研究进展^★[J]. 化学学报, 2023, 81(8): 949-954.

Yuan Zhang, Beining Zheng, Meichun Fu, Shouhua Feng. Research Progress in the Application of Spinel Oxides in Tumor Therapy^★[J]. Acta Chimica Sinica, 2023, 81(8): 949-954.

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图/表 5

图1. 尖晶石氧化物的结构示意图

Figure 1. The crystal structure of spinel compounds AB2O4

图2. PtFe@Fe3O4纳米酶的光增强肿瘤催化治疗示意图[9]

图3. MnFe2O4@MOF 持续产氧并消耗谷胱甘肽的示意图[16]

图4. 三种典型的铁基尖晶石氧化物的合成示意图与MRI性质[30]

图5. 尖晶石氧化物的晶体结构与尖晶石氧化物的类酶活性与eg轨道占据率的函数关系示意图[43]

参考文献 43

[1]	Zottel A.; Videtič P. A.; Jovčevska I. Materials 2019, 12, 1588. doi: 10.3390/ma12101588
[2]	Das D.; Biswas R.; Ghosh S. J. Phys. Condens. Mat. 2016, 28, 446001. doi: 10.1088/0953-8984/28/44/446001
[3]	Zhou Y.; Liu B.; Yang R.; Liu J. Bioconjugate Chem. 2017, 28, 2903. doi: 10.1021/acs.bioconjchem.7b00673
[4]	Huang L.; Chen K.; Zhang W.; Zhu W.; Liu X.; Wang J.; Wang J. Sensor. Actuat. B-Chem. 2018, 269, 79. doi: 10.1016/j.snb.2018.04.150
[5]	Yang G.; Lu Y.; Li Y.; Ying M.; Pan H.; Qi J.; Du M. J. Mater. Chem. B 2021, 9, 4663. doi: 10.1039/D1TB00608H
[6]	Guo X.; Wang K.; Li D.; Qin J. Appl. Surf. Sci. 2017, 420, 792. doi: 10.1016/j.apsusc.2017.05.178
[7]	Feng W.; Han X.; Wang R.; Gao X.; Hu P.; Yue W.; Shi J. Adv. Mater. 2019, 31, 1805919. doi: 10.1002/adma.v31.5
[8]	Fan L.; Xu X.; Zhu C.; Han J.; Gao L.; Xi J.; Guo R. ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 4502. doi: 10.1021/acsami.7b17916
[9]	Li S.; Shang L.; Xu B.; Wang S.; Gu K.; Wu Q.; Liu H. Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 12624. doi: 10.1002/anie.v58.36
[10]	Liang Y.; Liu Y.; Lei P.; Zhang Z.; Zhang H. Nano Research 2023, 1.
[11]	Zhou Z.; Song J.; Tian R.; Yang Z.; Yu G.; Lin L.; Chen X. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 6492. doi: 10.1002/anie.v56.23
[12]	Zamani M.; Aghajanzadeh M.; Jashnani S.; Darvishzad S.; Khoramabadi H.; Shahangian S. S.; Shirini F. J. Mol. Liq. 2022, 358, 119211. doi: 10.1016/j.molliq.2022.119211
[13]	Zamani M.; Aghajanzadeh M.; Jashnani S.; Shahangian S. S.; Shirini F. Int. J. Biol. Macromol. 2022, 219, 709. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2022.08.036
[14]	Kim J.; Cho H. R.; Jeon H.; Kim D.; Song C.; Lee N.; Choi S. H.; Hyeon, J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 10992. doi: 10.1021/jacs.7b05559
[15]	Ren X.; Han Y.; Xu Y.; Liu T.; Cui M.; Xia L.; Wang P. Coord. Chem. Rev. 2021, 431, 213676. doi: 10.1016/j.ccr.2020.213676
[16]	Yin S. Y.; Song G.; Yang Y.; Zhao Y.; Wang P.; Zhu L. M.; Zhang X. B. Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1901417. doi: 10.1002/adfm.v29.25
[17]	Liu Y.; Zhen W.; Jin L.; Zhang S.; Sun G.; Zhang T.; Zhang H. ACS Nano 2018, 12, 4886. doi: 10.1021/acsnano.8b01893
[18]	Zou Q.; Abbas M.; Zhao L.; Li S.; Shen G.; Yan X. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 1921. doi: 10.1021/jacs.6b11382
[19]	Wang X.; Liu H.; Chen D.; Meng X.; Liu T.; Fu C.; Tang F. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 4966. doi: 10.1021/am400721s
[20]	Zhang X.; Xu X.; Li T.; Lin M.; Lin X.; Zhang H.; Yang B. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 14552. doi: 10.1021/am503831m
[21]	Fu S.; Man Y.; Jia F. J. Nanomater. 2020, 2020, 2832347.
[22]	Zhou B.; Wu Q.; Wang M.; Hoover A.; Wang X.; Zhou F.; Chen W. R. Chem. Eng. J. 2020, 396, 125239. doi: 10.1016/j.cej.2020.125239
[23]	Zanganeh S.; Hutter G.; Spitler R.; Lenkov O.; Mahmoudi M.; Shaw A.; Daldrup-Link H. E. Nature Nanotech. 2016, 11, 986. doi: 10.1038/nnano.2016.168
[24]	Daldrup-Link H. E.; Golovko D.; Ruffell B.; DeNardo D. G.; Castaneda R.; Ansari C.; Coussens L. M. Clin. Cancer Res. 2011, 17, 5695. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-10-3420
[25]	Huang X.; Cai H.; Zhou H.; Li T.; Jin H.; Evans C. E.; Pi J. Acta Biomater. 2021, 121, 605. doi: 10.1016/j.actbio.2020.11.036
[26]	Wang W.; Hao C.; Sun M.; Xu L.; Xu C.; Kuang H. Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1800310. doi: 10.1002/adfm.v28.22
[27]	Liu F.; Laurent S.; Roch A.; Elst L. V.; Muller R. N. J. Nanomater. 2013, 127.
[28]	Kang J.; Lee H.; Kim Y. N.; Yeom A.; Jeong H.; Lim Y. T.; Hong K. S. Nanoscale Res. Lett. 2013, 8, 1. doi: 10.1186/1556-276X-8-1
[29]	Liu X. L.; Wang Y. T.; Ng C. T.; Wang R.; Jing G. Y.; Yi J. B.; Fan H. M. Adv. Mater. Interfaces 2014, 1, 1300069. doi: 10.1002/admi.201300069
[30]	Banerjee A.; Blasiak B.; Pasquier E.; Tomanek B.; Trudel S. RSC Adv. 2017, 7, 38125. doi: 10.1039/C7RA05495E
[31]	Zhang H.; Li L.; Liu X. L.; Jiao J.; Ng C. T.; Yi J. B.; Fan H. M. ACS Nano 2017, 11, 3614. doi: 10.1021/acsnano.6b07684
[32]	Liu Y.; Guo Q.; Zhu X.; Feng W.; Wang L.; Ma L.; Li F. Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 5120. doi: 10.1002/adfm.v26.28
[33]	Wang H.; Mu Q.; Revia R.; Wang K.; Tian B.; Lin G.; Lee W.; Hong Y. K.; Zhang M. J. Controlled Release 2018, 289, 70. doi: 10.1016/j.jconrel.2018.09.022
[34]	Du Y.; Wang D.; Wang S.; Li W.; Suo J. RSC Adv. 2021, 11, 6472. doi: 10.1039/D0RA09538A
[35]	Noh S. H.; Moon S. H.; Shin T. H.; Lim Y.; Cheon J. Nano Today 2017, 13, 61. doi: 10.1016/j.nantod.2017.02.006
[36]	Yan H.; Shang W.; Sun X.; Zhao L.; Wang J.; Xiong Z.; Feng S. S. Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1705710. doi: 10.1002/adfm.v28.9
[37]	Ma X.; Wang Y.; Liu X. L.; Ma H.; Li G.; Li Y.; Liang X. J. Nanoscale Horiz. 2019, 4, 1450. doi: 10.1039/C9NH00233B
[38]	Shen J. C.; Rees T. W.; Zhou Z. G.; Yang S. P.; Ji L. N.; Chao H.; Biomaterials 2020, 251, 120079. doi: 10.1016/j.biomaterials.2020.120079
[39]	Tian Q.; Hu J.; Zhu Y.; Zou R.; Chen Z.; Yang S.; Liu X. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 8571. doi: 10.1021/ja4013497
[40]	Feng L.; Liu B.; Xie R.; Wang D.; Qian C.; Zhou W.; Zhao Y. Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2006216. doi: 10.1002/adfm.v31.5
[41]	Wu H.; Liu L.; Song L.; Ma M.; Gu N.; Zhang Y. ACS Nano 2019, 13, 14013. doi: 10.1021/acsnano.9b06134
[42]	Chu X.; Zhang L.; Li Y.; He Y.; Zhang Y.; Du C. Small 2023, 19, 2205414. doi: 10.1002/smll.v19.7
[43]	Wang Q.; Li C.; Wang X.; Pu J.; Zhang S.; Liang L.; Wei H. Nano Lett. 2022, 24, 10003.

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[1]	吕鑫, 吴仪, 张勃然, 郭炜. 过氧化氢激活型近红外氟硼二吡咯光敏剂的设计、合成及光动力治疗研究[J]. 化学学报, 2023, 81(4): 359-370.
[2]	闫英红, 梁平兆, 邹杨, 袁林, 彭孝军, 樊江莉, 张晓兵. 有机光敏剂结构与性能调控及其光诊疗应用^★[J]. 化学学报, 2023, 81(11): 1642-1662.
[3]	徐赫, 韩鹏博, 秦安军, 唐本忠. 光热材料的发展现状及应用前景^★[J]. 化学学报, 2023, 81(10): 1420-1437.
[4]	王其, 夏辉, 熊炎威, 张新敏, 蔡杰, 陈冲, 高逸聪, 陆峰, 范曲立. 调控供电子策略简易制备近红外二区有机小分子光学诊疗试剂[J]. 化学学报, 2022, 80(11): 1485-1493.
[5]	潘立祥, 黄艳琴, 盛况, 张瑞, 范曲立, 黄维. 透明质酸纳米材料在荧光/光声成像和光疗中的应用[J]. 化学学报, 2021, 79(9): 1097-1106.
[6]	黄菊, 李贞, 刘志洪. 近红外光激发功能化上转换纳米颗粒用于解聚Aβ聚集体[J]. 化学学报, 2021, 79(8): 1049-1057.
[7]	陆远, 王继芬, 谢华清. LiMn₂O₄尖晶石氧化物的低指数表面结构优化及表面能的第一性原理研究[J]. 化学学报, 2021, 79(8): 1058-1064.
[8]	闫涛, 刘振华, 宋昕玥, 张书圣. 肿瘤微环境刺激响应型上转换光动力诊疗体系的构建和发展[J]. 化学学报, 2020, 78(7): 657-669.
[9]	杨思七, 张天然, 陶占良, 陈军. 锂离子电池正极材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄金属掺杂的第一性原理研究[J]. 化学学报, 2013, 71(07): 1029-1034.
[10]	盘登科, 张慧. 水滑石型磁性纳米载药粒子的制备及其体外药物释放性能研究[J]. 化学学报, 2011, 69(13): 1545-1552.
[11]	魏涛, 庄全超, 吴超, 崔永丽, 方亮, 孙世刚. 温度对尖晶石LiMn₂O₄中锂离子嵌脱过程的影响[J]. 化学学报, 2010, 68(15): 1481-1486.
[12]	庄全超, 魏涛, 魏国祯, 董全峰, 孙世刚. 尖晶石LiMn2O4中锂离子嵌入脱出过程的电化学阻抗谱研究[J]. 化学学报, 2009, 67(19): 2184-2192.
[13]	蒋荣立,陈文龙,张宗祥,孙强,尹文萱. 镝掺杂铁氧体纳米晶的制备、表征和磁性[J]. 化学学报, 2008, 66(11): 1322-1326.
[14]	何向明,蒲薇华,蔡砚,王晓青,姜长印,万春荣. 球形尖晶石LiMn₂O₄掺杂钇的性能研究[J]. 化学学报, 2005, 63(19): 1853-1856.
[15]	马宁, 乐英红, 华伟明, 高滋. Mg-Fe尖晶石复合氧化物对苯乙烯选择氧化反应的催化性能[J]. 化学学报, 2004, 62(3): 262-267.

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