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作者及机构
本研究由Miaomiao Wu、Yumeng Xue（共同第一作者）、Na Li、Hongyang Zhao、Bo Lei（通讯作者）、Min Wang、Jianwei Wang、Meng Luo、Chao Zhang、Yaping Du（通讯作者）及Chunhua Yan合作完成。研究团队分别来自西安交通大学前沿科学技术研究院（Frontier Institute of Science and Technology, Xi’an Jiaotong University）、南开大学材料科学与工程学院（School of Materials Science and Engineering, Nankai University）、北京大学化学与分子工程学院（College of Chemistry and Molecular Engineering, Peking University）及兰州大学化学化工学院（College of Chemistry and Chemical Engineering, Lanzhou University）。论文发表于《Angewandte Chemie International Edition》，DOI为10.1002/anie.201812972。

学术背景
本研究属于纳米医学与肿瘤治疗交叉领域，聚焦于开发具有肿瘤微环境响应性的无机纳米材料。稀土元素（rare earth, RE）因其独特的磁学与光学性质（如磁共振成像（MRI）增强、荧光发射等）在生物医学中备受关注。然而，传统无机纳米材料存在生物降解性差、肿瘤穿透能力不足等问题。本研究旨在设计一种超薄氧化钆（Gd₂O₃）纳米卷（nanoscrolls, NSs），通过肿瘤微环境（如酸性pH）触发降解，实现MRI监控下的药物控释与协同化疗。

研究流程
1. 材料合成与表征
- 合成方法：采用胶体化学法首次制备超薄Gd₂O₃纳米卷，并通过10%铕（Eu³⁺）掺杂赋予荧光特性。
- 表征技术：
- 形貌分析：透射电子显微镜（TEM）显示纳米卷平均直径180 nm，高角度环形暗场扫描透射电镜（HAADF-STEM）证实单层厚度为1.43 nm（四层结构，总厚度5.7 nm）。
- 结构验证：X射线衍射（XRD）与拉曼光谱（Raman）确认立方相Gd₂O₃晶体结构（JCPDS No. 43-1014）。
- 光学性质：荧光光谱显示Eu³�掺杂纳米卷在620 nm处具有最强发射峰（激发波长394 nm）。

1. 药物负载与释放

   • 负载能力：通过紫外-可见光谱（UV-Vis）验证纳米卷对阿霉素（doxorubicin, DOX）的负载效率高达80%（重量比）。
     
   • pH响应释放：在pH 5.0（模拟肿瘤微环境）下，72小时内DOX释放量（35%）显著高于生理pH 7.4（20%）。纳米卷自身在酸性条件下亦表现出快速降解行为。
     

2. 体外生物相容性与治疗

   • 细胞毒性：C2C12细胞实验表明Gd₂O₃ NSs无明显毒性；A375肿瘤细胞实验中，负载DOX的纳米卷（NSs-DOX）在72小时内杀死98%的癌细胞。
     
   • 细胞摄取：荧光显微镜显示纳米卷在A375细胞内的摄取随时间（10-24小时）显著增强。
     

3. MRI成像与体内分布

   • 造影性能：Gd₂O₃ NSs的纵向弛豫率（r₁）为6.732 s⁻¹·mM⁻¹，优于商用钆基造影剂。
     
   • 肿瘤靶向：通过荧光追踪证实纳米卷在肿瘤部位富集，24小时后穿透至深层组织（1200-2200 μm）。
     

4. 体内抗肿瘤效果

   • 治疗实验：A375荷瘤小鼠模型显示，NSs-DOX组肿瘤体积抑制率显著高于游离DOX组（14天后肿瘤重量减少约70%）。
     
   • 安全性：H&E染色证实主要器官无病理损伤，表明纳米卷系统生物相容性优异。
     

主要结果与逻辑关联
- 材料特性：超薄结构和高比表面积赋予纳米卷高效药物负载能力，pH响应降解特性为肿瘤特异性药物释放奠定基础。
- 治疗机制：酸性微环境触发纳米卷降解为小片段，增强肿瘤穿透；释放的Gd³⁺与DOX协同杀伤癌细胞。
- 成像-治疗一体化：高r₁值使纳米卷兼具MRI造影功能，实现治疗过程实时监控。

结论与价值
1. 科学价值：首次提出“肿瘤微环境诱导降解”策略，为无机纳米材料的生物可降解性设计提供新思路。
2. 应用价值：Gd₂O₃ NSs系统集成了诊断（MRI）、治疗（化疗）与安全性（低毒性），推动精准肿瘤医学发展。

研究亮点
1. 创新性合成：胶体法实现超薄纳米卷的可控制备，解决稀土纳米材料单分散性难题。
2. 多模态功能：通过Eu³⁺掺杂与Gd³⁺磁性结合，同步实现荧光成像与MRI。
3. 协同治疗：纳米卷降解产物（Gd³⁺）与DOX联合作用，显著增强抗癌效果。

其他有价值内容
- 资助信息：研究得到中国国家自然科学基金（NSFC）、国家重点研发计划及“111计划”支持。
- 冲突声明：作者声明无利益冲突。
- 关键词：镧系元素（lanthanides）、氧化钆（gadolinium oxide）、超薄结构（ultrathin structure）、生物成像（bioimaging）、癌症治疗（cancer therapy）。

（报告总字数：约1600字）