探索镧系元素掺杂 ZnO 纳米颗粒的细胞毒性和抗氧化特性：一项采用机器学习解释的研究,Journal of Nanobiotechnology
探索镧系元素掺杂 ZnO 纳米颗粒的细胞毒性和抗氧化特性：一项采用机器学习解释的研究
Journal of Nanobiotechnology ( IF 10.6 ) Pub Date : 2024-11-10 , DOI: 10.1186/s12951-024-02957-9
Jorge L. Mejia-Mendez, Edwin E. Reza-Zaldívar, A. Sanchez-Martinez, O. Ceballos-Sanchez, Diego E. Navarro-López, L. Marcelo Lozano, Juan Armendariz-Borunda, Naveen Tiwari, Daniel A. Jacobo-Velázquez, Gildardo Sanchez-Ante, Edgar R. López-Mena
基于镧系元素的纳米材料因其选择性和有效性而为癌症治疗提供了一种有前途的替代方案，可以通过利用机器学习 （ML） 建模的提高准确性和增强决策来修改和预测。在本研究中，铒 （Er3+） 和镱 （Yb3+） 用于掺杂氧化锌 （ZnO） 纳米颗粒 （NPs）。采用各种表征技术和生物测定来研究 （Er， Yb） 掺杂的 ZnO NPs 的物理化学和光学性质，揭示了镧系元素的影响。（Er， Yb） 掺杂的 ZnO NPs 表现出层状形态、负表面电荷和光学带隙，这些带隙随 Er3+ 和 Yb3+ 的存在而变化。镧系元素离子的掺入降低了 ZnO 对 HEPG-2 、 CACO-2 和 U87 细胞系的细胞毒性活性。相反，掺杂 Er3+ 和 Yb3+ 增强了 ZnO 对 DPPH、ABTS 和 H2O2 自由基的抗氧化活性。额外树 （ET） 和随机森林 （RF） 模型预测了表征结果与合成 NP 的细胞毒性特性的相关性。本研究首次证明了通过溶液聚合路线合成掺杂 Er 和 Yb 的 ZnO NPs。根据表征结果，揭示了光学带隙变化的影响影响了开发的镧系元素掺杂 ZnO NPs 的细胞毒性性能，其中未掺杂的 ZnO NPs 是最具细胞毒性的 NPs。单独存在或结合 Er 和 Yb 增强了它们的清除能力。 ET 和 RF 等 ML 模型有效地证明了浓度和细胞系类型是影响 （Er， Yb） 掺杂 ZnO NPs 细胞毒性的关键参数，分别实现了 98.96% 和 98.67% 的高精度。这项研究扩展了镧系元素作为生物和医学应用中纳米材料掺杂剂的知识，并通过整合强大的 ML 方法支持它们在癌症治疗中的潜力。
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更新日期：2024-11-10
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