Церий (Ce) — наиболее распространенный редкоземельный элемент (атомный номер 58), относящийся к лантаноидному ряду периодической таблицы Менделеева. Наноразмерный оксид церия является перспективным материалом за счет своих уникальных физико-химических свойств и фотокаталитической активности. Помимо этого, он обладает низкой токсичностью и долгосрочной стабильностью, способен легко вступать в окислительно-восстановительные реакции. Наночастицы оксида церия широко используются при производстве микроэлектроники, в полупроводниковой промышленности для химико-механической планаризации, т. е. для удаления неровностей с поверхности изготавливаемой полупроводниковой пластины, также наночастицы применяются для повышения эффективности сжигания топлива в автомобильной промышленности и, следовательно, для снижения вредных выбросов.
В последнее время наблюдается взрыв интереса к наночастицам оксида церия и их применению в биологии и медицине. Становится всё более актуальным поиск заменителей обычным антибактериальным средствам для борьбы с бактериями, устойчивыми к антибиотикам. Благодаря своим свойствам наночастицы находят применение при лечении многих заболеваний и инфекций. Внедрение наноразмерных материалов с уникальным механизмом действия на патогенные бактерии, как ожидается, поможет преодолеть нынешние вызовы, связанные с лекарственной устойчивостью бактерий.
Наночастицы оксида церия являются важными антибактериальными агентами. Это обусловлено их относительно низкой токсичностью для нормальных здоровых клеток и их отчетливым антибактериальным механизмом, который основан на обратимом превращении между двумя валентными состояниями Ce (III)/Ce (IV). CeO2 имеет гранецентрированную кубическую кристаллическую структуру флюорита, в которой октаэдрические участки заняты Ce4+, а тетраэдрические интерстициальные участки заняты O2−. Один из самых существенных свойств CeO2 является обратимое превращение между Ce (III) и Ce (IV) (антиоксидант/прооксидант), которое связано с образованием и миграцией кислородных вакансий [1]. Одно из исследований антибактериальной активности наночастиц оксида церия провели ученые из Румынии. Антибактериальный тест проводился в отношении пяти патогенных микроорганизмов, в частности Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus. Наночастицы оксида церия со средним размером частицы в диапазоне от 5 до 15 нм показали ингибирование роста по отношению ко всем пяти патогенам. Анализ показал ингибирующий эффект. Это доказывает, что взаимодействие наночастиц оксида церия с тестируемыми патогенами приводит к повреждению клеток [2].