综述：基于铋纳米颗粒的放射治疗-化学动力学癌症治疗：一种增强癌症治疗的协同方法

　　本综述系统阐述了基于铋纳米颗粒（BiNPs）的放射治疗-化学动力学治疗（RT-CDT）协同策略，聚焦其通过高原子序数（Z=83）特性增强放疗剂量沉积与催化肿瘤微环境（TME）内芬顿反应生成活性氧（ROS）的双重功能。文章深入探讨了氧化铋（Bi2O3）、硫化铋（Bi2S3）等纳米平台的结构特性、靶向修饰及多模态成像（CT/光声成像）指导的治疗应用，为克服传统疗法耐药性和毒性提供了创新视角。

　　

引言

癌症作为全球主要健康负担，传统治疗手段如化疗和放疗常因系统性毒性、治疗抵抗和肿瘤清除不彻底而受限。近年来，放射治疗-化学动力学治疗（RT-CDT）作为一种新兴协同策略，通过结合电离辐射的DNA损伤能力与化学动力学反应诱导的氧化应激，显著提升抗癌疗效。铋基纳米颗粒（BiNPs）因其高原子序数、强X射线吸收能力、良好生物相容性和催化活性，成为RT-CDT的理想平台。

RT-CDT的作用机制

放疗增强机制

铋（原子序数Z=83）的高原子质量使其具备卓越的X射线衰减能力，通过光电效应增强肿瘤局部能量沉积。BiNPs在辐射下产生二次电子（如俄歇电子和光电子），引发水分子辐射分解，生成羟基自由基（˙OH）等活性氧，导致DNA双链断裂和细胞凋亡。研究表明，BiNPs的辐射增敏效应在千伏级和兆伏级射线中均显著，敏感化增强比（SER）可达1.48。

化学动力学治疗机制

BiNPs（如Bi₂O₃和钒酸铋BiVO₄）在肿瘤微环境酸性条件下催化内源性过氧化氢（H₂O₂）分解，通过类芬顿反应产生高毒性˙OH。这一过程选择性破坏癌细胞氧化还原平衡，诱导凋亡和铁死亡，同时利用肿瘤微环境特性（如低pH和高GSH水平）实现特异性激活。

铋基纳米平台类型

氧化铋纳米颗粒

Bi₂O₃ NPs作为高效放射增敏剂，其表面可功能化透明质酸等靶向配体，增强肿瘤选择性摄取。研究显示，透明质酸修饰的Bi₂O₃ NPs可协同X射线诱导细胞周期阻滞和凋亡，同时提供CT成像功能。

硫化铋纳米棒

Bi₂S₃纳米棒具备近红外吸收特性，光热转换效率达78.1%，同时可催化ROS生成。复合平台如Bi₂S₃@ZIF-8能负载化疗药物，实现光热-化学动力学-化疗三联治疗。

钒酸铋纳米结构

BiVO₄具有窄带隙（～2.4 eV），在可见光下催化ROS生成，其氧空位工程可增强声动力疗法（SDT）效果，缓解肿瘤缺氧。

表面工程与多功能系统

通过表面修饰（如聚乙二醇化、细胞膜伪装）可改善BiNPs的生物分布和靶向性。例如，叶酸功能化的红细胞膜包覆BiNPs（F-RBC BiNPs）实现肿瘤主动靶向和生物可降解特性。多功能混合系统如BiNPs与MRI造影剂整合，支持诊疗一体化应用。

临床前进展

体内肿瘤抑制

研究证实，BiNPs介导的RT-CDT在多种小鼠模型中显著抑制肿瘤生长。例如，AgBiS₂ NPs在近红外照射下完全抑制骨肉瘤进展，且无系统性毒性。免疫微环境重塑实验显示，靶向性BiNPs可促进细胞毒性T细胞浸润，逆转免疫抑制。

成像引导治疗

BiNPs凭借高X射线衰减系数和光声信号，实现CT与光声双模态成像，实时监控纳米颗粒分布和治疗响应。钆修饰的BiNPs（Gd-PEG-Bi NPs）在胶质瘤模型中显示肿瘤CT值从210.2 HU提升至258.1 HU，光声信号增强至1271 a.u.。

生物相容性与安全性

BiNPs在低浓度下（<50 μg mL^?1）对正常细胞毒性较低，但高剂量可能引发氧化应激和自噬。表面工程（如寡糖涂层）可显著改善生物相容性。临床转化候选者如AGuIX?-Bi已进入针对非小细胞肺癌的临床试验阶段。

挑战与展望

当前限制包括肿瘤微环境H₂O₂异质性、免疫逃逸机制及长期毒性担忧。未来策略需聚焦智能纳米设计（如刺激响应释放）、代谢调控以增强ROS生成，以及免疫微环境调控。BiNPs与免疫检查点抑制剂的联合应用有望实现长效抗肿瘤免疫，推动精准肿瘤学发展。