在前期研究基础上，2025年课题组持续围绕纳米放疗增敏及纳米放疗防护剂开展深入探究，取得了一些阶段性进展。本年度共发表9篇学术论文，其中有7篇论文的影响因子(IF)大于10。这些论文发表在多个不同的学术期刊上，包括Chemical Engineering Journal发表2篇；Coordination Chemistry Reviews发表1篇；Journal of Nanobiotechnology发表1篇；Small发表1篇；Nano Today发表1篇；Carbon发表1篇；ACS Appl. Mater. Interfaces发表1篇；Small Science发表1篇。这些成果希望能为纳米放疗领域的研究提供一些有价值的参考，助力该领域进一步发展。

1. 放疗增敏

1.1 A Pyroptosis Radiosensitizer Facilitates Hypoxic Tumor Necrosis(Small 2025，DOI：10.1002/smll.202409594)

       实体瘤缺氧微环境是导致放疗抵抗的关键因素，约90%的实体瘤存在缺氧现象，严重降低放疗效果并增加转移风险，传统放射增敏剂难以精准靶向缺氧肿瘤。焦亡作为一种具有炎症特性的程序性细胞死亡，为克服放疗抵抗提供了新方向，但现有焦亡诱导策略缺乏缺氧选择性，易损伤正常组织。本研究针对缺氧肿瘤细胞高表达GSDMC的特性，开发了一种含钴多金属氧酸盐基放射增敏剂(PWCo)，实现缺氧肿瘤的精准放疗增敏。PWCo具有辐射响应特性，X 射线照射下可可控释放钴离子，并协同高原子序数元素钨(W)增强辐射能量沉积，同时产生大量活性氧(ROS)。其核心机制为：缺氧诱导程序性死亡配体 1(PD-L1)核转位，上调gasdermin C(GSDMC)表达；PWCo释放的钴离子与ROS共同激活caspase-8，切割 GSDMC 产生 N 端孔形成片段，触发缺氧肿瘤细胞焦亡，直接逆转放疗抵抗。体外实验中，PWCo对MDA-MB-231、4T1等多种肿瘤细胞的增敏增强比(SER)达1.906，且缺氧程度越高，增敏效果越显著；体内4T1荷瘤小鼠模型中，PWCo联合放疗的肿瘤生长抑制率(TGI)达81.6%，中位生存期延长至60天以上，同时显著减少肺转移。安全性评估显示，PWCo生物相容性良好，对正常器官无明显损伤。本研究首次构建了X射线调控的caspase-8/GSDMC通路焦亡增敏体系，为缺氧肿瘤的精准放疗提供了新策略。

      论文第一作者为高能物理所顾铖璐，通讯作者是高能物理所谷战军研究员和廖友博士。

1.2 Hafnium oxide-based sensitizer with radiation-triggered cuproptosis for radiotherapy(Nano Today 2025，DOI：10.1016/j.nantod.2024.102626)

       放射治疗是恶性肿瘤的重要治疗手段，但 “剂量限制性毒性” 和单一物理增敏剂效果有限的问题制约其疗效。基于高原子序数(Z)元素的氧化铪(HfO₂)是临床批准的物理放射增敏剂，具有优异的电离辐射吸收效率和安全性，但缺乏多机制协同增敏能力。本研究创新开发了 X 射线响应的铜死亡激活型 HfO₂基放射增敏剂(ES@HM-HfO₂:Cu)，通过整合物理增敏与铜死亡机制，实现高效肿瘤放疗增敏。该纳米胶囊以中空介孔 HfO₂为载体，壳层掺杂Cu离子，内部负载铜死亡诱导剂elesclomol(ES)。X 射线照射后，ES@HM-HfO₂:Cu 可可控释放 Cu 离子并部分还原为毒性更强的 Cu⁺，ES 将 Cu 离子靶向转运至线粒体，通过促进二氢硫辛酰胺S-乙酰转移酶(DLAT)聚集、降低铁硫(Fe-S)簇蛋白表达，引发蛋白毒性应激和铜死亡，协同 HfO₂的辐射剂量沉积作用增强放疗效果。体外实验显示，该增敏剂对4T1肿瘤细胞的增敏增强比(SER₁₀)达 2.04，显著高于单纯HfO₂(1.09)；体内实验中，ES@HM-HfO₂:Cu 联合放疗对 4T1荷瘤小鼠的肿瘤生长抑制率(TGI)达 77.9%，且无明显全身毒性。本研究为临床放疗增敏剂的开发提供了新范式，丰富了HfO₂基纳米材料的增敏特性。

       论文第一作者为高能物理所王雪、王冬梅等，通讯作者是高能物理所孙宝云研究员和谷战军研究员。

1.3 Enhancing Chordoma Radiotherapy: Ta@PVP Nanoparticles as Potent Radiosensitizers(ACS Applied Materials & Interfaces 2025，DOI：10.1021/acsami.4c19601)

脊索瘤是一种罕见且侵袭性强的肿瘤，手术全切难度大，放疗是关键辅助治疗手段，但肿瘤微环境缺氧导致放疗抵抗，高剂量放疗又易损伤周围脊髓和神经组织，临床缺乏有效放射增敏剂。基于高原子序数(Z)元素的纳米材料因能高效沉积辐射能量，成为放疗增敏剂的重要研究方向。本研究开发了聚乙二醇吡咯烷酮(PVP)修饰的钽纳米颗粒(Ta@PVP NPs)作为脊索瘤放疗增敏剂，钽原子序数73，具备优异的 X 射线衰减能力，PVP 修饰则提升了纳米颗粒的水溶性、分散性和生物相容性。体外实验表明，Ta@PVP NPs 无明显细胞毒性，在 X 射线照射下可高效沉积能量，产生大量活性氧(ROS)，诱导 UM-Chor1 和 MUG-Chor1 两种脊索瘤细胞发生 DNA 损伤、线粒体功能障碍，显著增强放疗对细胞增殖的抑制作用，同时减少细胞迁移和侵袭能力；体内 MUG-Chor1 细胞异种移植模型中，Ta@PVP NPs 联合放疗可显著抑制肿瘤生长，14 天相对肿瘤体积仅为0.64，远低于单独放疗组(1.54)，且肿瘤组织中凋亡细胞增多、增殖标志物 Ki67表达降低。生物安全性评估显示，Ta@PVP NPs 在高浓度下无溶血反应，体内给药后小鼠体重、血液指标及主要器官无明显异常。本研究首次将钽基纳米增敏剂应用于脊索瘤治疗，为克服脊索瘤放疗抵抗、提升治疗效果提供了新策略，具有重要临床转化价值。

论文第一作者为高能物理所李万城，通讯作者是首都医科大学附属北京天坛医院白吉伟主任医师、高能物理所谷战军研究员和高福平研究员。

2. 器官防护

2.1 Fullerenol-selexipag suspension alleviates contrast-induced acute kidney injury(Chemical Engineering Journal 2025，DOI：10.1016/j.cej.2025.169614)

造影剂诱导急性肾损伤(CI-AKI)是医院获得性急性肾损伤的第三大原因，其核心致病机制包括氧化应激、肾血管收缩及造影剂固有毒性，三者形成恶性循环，严重影响患者生活质量。现有治疗如补液扩张(可能加重心脏负担)、N-乙酰半胱氨酸(生物利用度低、肾蓄积差)、硝酸类药物(受体选择性低、副作用明显)等单药方案，因仅针对单一机制，疗效不佳。本研究首次提出将富勒醇与塞来昔布联合制成口服混悬液的协同治疗策略：富勒醇作为 “自由基海绵”，具有高效抗氧化、良好口服生物利用度及肾靶向蓄积特性，可清除造影剂诱导的过量活性氧(ROS)；塞来昔布作为高受体选择性的前列环素 I₂受体激动剂，能扩张肾内动脉、缓解缺血缺氧，促进造影剂快速排泄，减少其对肾小管的直接损伤。实验结果显示，该联合方案在细胞层面可减轻碘海醇诱导的人肾小管上皮细胞(HK-2)凋亡、线粒体损伤及 ROS 过量产生；在动物层面能显著降低 CI-AKI 模型大鼠的血肌酐(Scr)、血尿素氮(BUN)水平，减轻肾小管上皮细胞肿胀、空泡化及基底膜损伤，抑制凋亡相关蛋白(Cleaved-Caspase3、Bax)表达，上调抗凋亡蛋白(Bcl-2)，其疗效显著优于单独使用富勒醇或塞来昔布。安全性评估证实，该混悬液无明显急性毒性及器官损伤。本研究为 CI-AKI 的预防和治疗提供了新的有效策略，同时拓展了临床药物塞来昔布的适应症，加速了富勒醇的临床转化进程。

论文第一作者为高能物理所杨秋、任根兴，通讯作者是川北医学院附属医院杨汉丰教授、胡厚祥主任医师和谷战军研究员。

2.2Fullerenol reduces vascular injury caused by ischemia-reperfusion(Carbon，2025，DOI：10.1016/j.carbon.2024.119949)

血管缺血再灌注损伤(VIRI)是血栓溶解、器官移植等诊疗后的常见并发症，其核心诱因是再灌注过程中细胞过量产生活性氧(ROS)，导致血管内皮细胞损伤、血管结构破坏，进而引发组织损伤甚至多器官功能障碍综合征，但目前临床缺乏针对性治疗药物。富勒醇作为一种碳基纳米材料，具有 “自由基海绵” 之称，具备高效广谱的 ROS 清除能力和良好的生物安全性，已在心肌梗死、放射损伤等氧化应激相关疾病中展现保护作用，但尚未应用于VIRI的治疗。本研究首次将富勒醇用于 VIRI 的干预，探究其保护效果及潜在机制。体外实验中，富勒醇可高效清除 ROS，减轻缺氧复氧诱导的人脐静脉内皮细胞(HUVECs)线粒体损伤，通过下调 BAX、c-Caspase-3 等促凋亡蛋白，上调 Bcl-2 抗凋亡蛋白，减少细胞凋亡；动物实验中，富勒醇能保护小鼠股动脉缺血再灌注模型的血管结构完整性，减轻内皮细胞脱落和肌层增厚，降低血清肌酸激酶(CK)、乳酸脱氢酶(LDH)水平，同时抑制血管周围炎症细胞浸润，通过调控凋亡通路缓解 VIRI。此外，安全性评估证实富勒醇在细胞和动物层面均无明显毒性。本研究为VIRI的临床治疗提供了新的候选药物和思路。

论文第一作者为川北医学院附属医院魏静，通讯作者是川北医学院附属医院陈莉教授和丁雪峰教授、高能物理所谷战军研究员。

3. 纳米毒理学

3.1 Influences of lead-based perovskite nanoparticles exposure on early development of human retina(Journal of Nanobiotechnology 2025，DOI：10.1186/s12951-025-03245-w)

铅基钙钛矿纳米颗粒(Pb-PNPs)在光伏等领域应用广泛，但稳定性差、水溶性强，易释放铅离子(Pb²⁺)污染环境，而铅作为中枢神经系统毒物，可通过胎盘屏障影响胚胎发育。视网膜作为中枢神经系统的延伸，其早期发育对毒物敏感，但 Pb-PNPs 对人类视网膜早期发育的影响及机制尚未明确。本研究利用人类胚胎干细胞衍生的三维视网膜类器官(hEROs)模拟早期视网膜发育，系统评估了代表性 Pb-PNPs(CsPbBr₃纳米颗粒)的发育毒性，并与传统可溶性铅盐(Pb(AC)₂)对比，同时探究SiO₂包裹的减毒效果。结果显示，CsPbBr₃纳米颗粒以浓度依赖方式减小视网膜神经层(NR)的面积和厚度，抑制细胞增殖(Ki67⁺细胞比例降低)、促进凋亡(TUNEL⁺细胞比例升高)，并阻碍视网膜神经节细胞(RGCs)分化(BRN3A⁺、HUC/D⁺细胞减少且异位分布增加)；其毒性略低于相同质量浓度的Pb(AC)₂，核心机制是通过上调内质网钙释放通道基因(ITPR1、RYR2)、下调钙稳定基因(ATP2A3、HUC)，引发内质网钙稳态紊乱和应激反应，进而上调Caspase-3促进凋亡、下调Pax6抑制RGCs发育。此外，SiO₂包裹可减少 CsPbBr₃的铅释放和细胞摄取，显著缓解其发育毒性。本研究首次揭示了Pb-PNPs对人类视网膜早期发育的毒性及分子机制，为Pb-PNPs的环境风险评估和毒性控制提供了科学依据。

论文第一作者为陆军军医大学杨曹、杜竹林，通讯作者是高能物理所谷战军研究员、陆军军医大学范晓棠教授和徐海伟教授。

4.综述与文献计量学

4.1 Emerging frontiers in biomedicine: a bibliometric analysis of gallium-based nanomaterials (Coordination Chemistry Reviews 2025, DOI: 10.1016/j.ccr.2025.216966)

镓作为一种液态金属，具有优异的生物相容性、理化特性及铁模拟生物行为，在纳米技术推动下，镓基纳米材料(GNMs)已成为生物医学领域的重要突破方向。尽管镓的生物医学应用已有部分研究，但针对GNMs的系统性综述仍较为缺乏，现有研究多聚焦单一应用场景，未能全面覆盖其所有生物医学价值。本文通过客观的文献计量分析与系统综述，填补这一空白，为领域发展提供参考。文中首先通过文献计量分析明确GNMs在生物医学领域的发展趋势、核心贡献国家 / 机构及研究热点聚类；其次重点综述GNMs在放射性成像、抗癌、抗菌、生物传感四大热点领域的应用现状、作用机制及代表性研究；最后探讨GNMs面临的临床转化、生物安全性等挑战及未来发展前景。

论文第一作者为高能物理所杜双龙，通讯作者是高能物理研究所谷战军研究员，四川肿瘤医院冷政伟副主任医师，北京协和医院邱杰研究员。

4.2 Polyoxometalates:Versatile nanomedicine candidates for precise cancer therapy(Chemical Engineering Journal 2025，DOI：10.1016/j.cej.2025.162335)

癌症治疗仍面临靶向性不足、副作用显著等挑战，精准肿瘤纳米疗法因能特异性靶向或清除肿瘤组织、减少健康组织损伤而成为研究热点。多金属氧酸盐(POMs)作为一类独特的无机簇合物，具有结构可调、溶解性良好、 redox 活性、催化性能等丰富理化特性，既能响应或调控肿瘤微环境(TME)，又能利用多种能量源诱导强效抗肿瘤效应，在癌症治疗中展现出巨大潜力。尽管 POMs 的抗肿瘤应用已有一定探索，但缺乏对其在精准癌症治疗中各类方法应用的系统综述。本文旨在填补这一空白，为领域发展提供参考。文中首先概述 POMs 的基本特性、发展历程及在精准癌症治疗中的核心优势；其次分类综述 POMs 在化疗、化学动力学治疗、光热治疗、光动力治疗、放疗、声动力治疗、电动力治疗及免疫治疗中的应用现状、作用机制与代表性研究；最后探讨 POMs 基纳米药物面临的生物安全性、生物分布、规模化合成等挑战及临床转化前景。

论文第一作者为高能物理所周如意、廖友，通讯作者是高能物理研究所谷战军研究员，四川肿瘤医院冷政伟副主任医师。

4.3 Understanding the Mechanism of Cardiotoxicity Induced by Nanomaterials: A Comprehensive Review(Small Science 2025，DOI：10.1002/smsc.202400498)

纳米材料在工业、农业和医药等领域应用广泛，但因其独特理化特性，可能引发潜在毒性，其中心血管系统因修复再生能力有限，对纳米毒性尤为敏感，心脏毒性已成为纳米材料临床转化的主要障碍。尽管纳米材料的毒性研究已有一定积累，但针对其心脏毒性的系统性综述和机制解析仍较为缺乏。本文通过文献计量分析与系统综述，填补这一空白，为纳米材料的安全应用提供支撑。文中首先通过文献计量分析明确该领域的研究趋势、核心贡献国家/机构及热点方向；其次阐述纳米材料进入心脏的途径(口服、吸入等暴露方式及被动扩散、内吞等细胞摄入机制)；然后详细解析纳米材料诱导心脏毒性的核心机制，包括膜损伤、离子紊乱、氧化应激、炎症反应及细胞死亡(坏死、凋亡、焦亡、铁死亡等)；最后提出缓解纳米材料心脏毒性的策略(物理性质修饰、材料掺杂、表面功能化等)，并探讨该领域的研究局限性与未来展望。

论文第一作者为西南医科大学附属医院郑再勇，通讯作者是川北医学院附属医院胡厚祥主任医师、高能物理研究所谷战军研究员和西南医科大学附属医院张春祥教授。