光動力療法作為一種微創性的腫瘤治療手段，近幾年來被廣泛應用于臨床。相比于化療等腫瘤治療方法，光動力治療具有其獨特的優勢，如選擇性高、不會產生耐藥性、系統毒副作用低等。然而，傳統的光敏劑最佳激發波長往往在紫外可見光區，該波段的光在組織中的穿透深度十分有限，因此無法適用于深部腫瘤治療。

閃爍晶體是一種可被X射線激發產生熒光的材料,在臨床放射顯影領域被廣泛使用。前期工作中，我們制備了高發光性能的納米閃爍晶體顆粒，并通過共載或化學偶聯構建了納米閃爍晶體—光敏劑復合物（Small, 2015; ACS Applied Materials & Interfaces, 2015; Chemical Communications, 2015），利用二者之間的熒光共振能量轉移（FRET），實現X射線激發下的光動力治療。但繁瑣的制備過程以及FRET效率依賴的光敏化過程限制了腫瘤治療效果。

研究制備了一種粒徑均一的棒狀結構NaCeF4:Gd,Tb納米閃爍晶體，該材料不僅具有優異的X射線激發熒光（XEF）成像、CT成像及MRI成像能力，其本身還可以作為一種X射線響應的光敏劑。通過化學顯色以及電子自旋共振（ESR）法均證實，在一定劑量的X射線激發下，NaCeF4:Gd,Tb納米閃爍晶體能產生大量的超氧陰離子（•O2-）和羥基自由基（•OH），該發現尚屬首次。

為了進一步闡明其X射線敏化機制，通過制備一系列對照材料，發現Ce3+和Tb3+在其中扮演著非常重要的角色：在X射線輻照下產生大量不同能量的次級電子，Ce3+吸收部分電子能量到達激發態，受激后的Ce3+一方面會將能量傳遞給鄰近的Tb3+使其被激發，另一方面由于稀土離子較長的激發態壽命，Ce3+和Tb3+激發態電子會進一步吸收其它次級電子的能量到達導帶，氧氣捕獲導帶電子產生超氧陰離子，價帶空穴與H2O相互作用產生羥基自由基。同時，由于NaCeF4:Gd,Tb納米閃爍晶體較強的X射線阻擋能力，可以增強局部放射劑量，從而實現光動力治療與放療增敏的協同。

細胞實驗和動物實驗均證實，NaCeF4:Gd,Tb納米閃爍晶體具有較強的細胞殺傷能力、多模態成像能力和抑制腫瘤生長能力。該研究為深部腫瘤光動力治療提供了新思路。