基于二氧化锰粒子的肿瘤细胞活性氧催化研究文献综述

金属纳米粒子对肿瘤细胞过氧化氢催化的研究进展

摘要：目的：研究金属粒子包括二氧化锰（MnO₂）在过氧化氢（H₂O₂)催化方面，国内外的研究进展，为后续实验设计与进行提供条件。 方法：通过数据库检索、文献阅读对相关材料进行总结和整理，罗列出目前业界常用的金属或金属混合物催化粒子的制备方法。 结果：本文综述了锰、铁、金、铂四种类型的金属粒子对H₂O₂的催化作用。对国内外相关研究使用金属粒子催化细胞内H₂O₂的现状有了一定的了解。 结论：过渡金属氧化物的金属离子有毒具有额外处理的缺陷，但成本较低、催化性能好，且二氧化锰粒子经处理能具有良好的生物相容性和催化性能，具有良好的医药应用前景。

关键词：过氧化氢；催化；金属纳米粒子

癌是指起源于上皮组织的恶性肿瘤，是恶性肿瘤中最常见的一类。癌症是当前全球共同面对的持续性公共卫生挑战，作为全球第二大常见的死亡原因，癌症预计将成为21世纪人口预期寿命增长的最主要障碍。中国近几十年来的癌症负担不断加重，对公众健康、经济构成严重负担^[1]。

活性氧分子（Reactive Oxygen Species）是指在生物体内与氧代谢有关的含氧自由基和易形成自由基的过氧化物的总称，通常主要包括超氧负离子，羟自由基，过氧化氢等。现在人们普遍认为，中等水平的ROS是多种细胞功能所必需的，包括基因表达。然而，ROS也能够触发程序性细胞死亡(Programmed Cell Death)^[2]。

过氧化氢（H₂O₂）是目前最重要ROS之一。越来越多的证据表明过氧化氢（H₂O₂）在癌症发展中起着重要作用。实验数据表明，癌细胞会产生大量的H₂O₂。H₂O₂细胞水平的增加与癌症中的几个关键改变有关，包括DNA改变、细胞增殖、凋亡抵抗、转移、血管生成和缺氧诱导因子1(HIF-1)的激活。也有人观察到，癌细胞的恶性表型可以仅仅通过降低H₂O₂的细胞水平来逆转。另一方面，有证据表明一定浓度的H₂O₂可以选择性地诱导癌细胞凋亡，而且临床中常用的几种抗癌药物的活性至少部分是由H₂O₂介导的^[3]。

过氧化氢可被各种贵金属(如钯和铂)或过渡金属氧化物(如二氧化锰和三氧化二铁）分解。贵金属可重复使用，而过渡金属氧化物成本较低，作为过氧化氢分解的多相催化剂都是当前使用较多的材料^[4]。纳米颗粒为尺寸不大于100纳米的纳米结构，可以很容易地悬浮在溶液中，是催化领域的热门选择。而决定多相催化的催化效率的因素是足够大的表面积，这可以通过使用具有多孔特性的纳米颗粒或粒状颗粒来实现。本文综述了锰、铁、金、铂四种类型的金属粒子对H₂O₂的催化作用。

一、二氧化锰（MnO₂）对H₂O₂的催化

二氧化锰纳米结构的灵活性和可控性，主要通过水热液、溶胶-凝胶、溶液沉淀和回流等溶液途径合成。这些合成方法对二氧化锰纳米结构的物理性质如尺寸、形态、粒径和孔径有很大影响^[5]。

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