目的:核污染事故以及放射性核废水的排放对生态环境造成了严重的破坏,核废水中所包含的放射性核素铯(~(137)Cs、~(134)Cs)是造成长期环境污染的重要放射性元素之一。放射性铯一旦被释放入环境中,由于其较高的水溶性以及迁移性,会通过水、大气、土壤、食物链等多种路径进入人体。放射性核素铯进入生物体后会诱导产生大量的活性氧自由基(Reactive oxygen Species,ROS),造成严重的辐射损伤甚至可能引发癌症。普鲁士蓝是唯一经美国食品和药物管理局(FDA)批准的用于人体放射性核素内污染的促排药物,但是由于铯离子在普鲁士蓝晶体内扩散系数较低,限制了该药物对铯的促排效果enzyme-linked immunosorbent assay。此外,清除过量的ROS可以进一步缓解放射性内污染所造成的损伤。但是针对放射性铯污染后产生的氧化应激损伤修复的相关研究较少,有待进一步研究。所以开发新型的“高效促排+辐射防护”协同治疗药物对放射性铯内污染的疗效具有重要意义。研究发现,利用不同过渡金属元素对普鲁士蓝中的Fe进行替换,会形成不同的普鲁士蓝类似物(Prussian blue analogs,PBAs),PBAs因其与普鲁士蓝相似的化学结构,在放射性铯污染海水处理中已被广泛应用,然而,PBAs在铯促排应用方面尚无相关报道。此外,PBAs具有多重抗氧化类酶活性,可以清除放射性铯辐射诱导产生的ROS,缓解辐射损伤。基于此,本工作通过对普鲁士蓝的组成进行优化,促进铯离子高效LY2157299溶解度促排的同时,利用其对ROS的清除能力,降低放射性铯内污染诱导的辐射损伤。方法:首先,通过水热法制备了一系列尺寸形貌相近的PB以及PBAs纳米颗粒,使用透射电子显微镜、X射线衍射谱等方法对材料形貌和尺寸的一致性进行确认。其次,分别在体外以及细胞水平评估了PB以及PBAs纳米颗粒对铯离子的吸附活性及生物安全性,并通过X射线光电子能谱分析(XPS)以及电子顺磁共振(ESR)E-616452半抑制浓度等表征手段探索了PBA与铯离子的相互作用机制。最后,挑选出吸附效果好、生物安全性高的PBA纳米颗粒,并在细胞以及动物水平评价了其抗辐射损伤以及铯离子促排效果,并从中总结规律,建立构效关系。结果:通过铯离子吸附实验发现PB以及PBAs的铯吸附性能存在化学元素组成以及缺陷密度依赖性,PBAs的铯吸附效率明显高于PB。在制备的五种PB以及PBAs纳米颗粒中,Mn_2[Fe(CN)_6]_3(Mn Fe)与Cu_2[Fe(CN)_6]_3(CuFe)表现出了更好的铯吸附活性。由于CuFe具有更好的生物相容性以及稳定性,选择CuFe作为下一步的研究对象。研究发现CuFe内更多的缺陷位点是影响铯吸附能力的关键因素。动物实验结果显示CuFe相较于PB有着更高的铯促排效果。此外,CuFe还具有较强的ROS清除能力以及抗辐射损伤的能力。结论:本论文研究结果表明,通过金属替换以及缺陷密度调控可以显著提高普鲁士蓝的铯吸附性能。体外实验、动物水平成功地证明了有更多缺陷位点的CuFe纳米颗粒表现出了更高的铯吸附和促排性能。此外,CuFe生物安全性高,有着多重抗氧化类酶活性,可以有效的缓解放射性核素铯造成的辐射损伤,为促排药物的研发提供了新的设计思路,有望成为新一代的放射性铯促排药物。