中國(guó)粉體網(wǎng)訊  最近大量的研究結(jié)果表明，在生理環(huán)境中，氫氣是一種具有生物安全性的內(nèi)源性信號(hào)分子，被認(rèn)為是一種還原性穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)劑，對(duì)炎癥和氧化相關(guān)的諸多疾病都展現(xiàn)出一定的療效。如何實(shí)現(xiàn)氫的有效存儲(chǔ)、靶向遞送和控制釋放對(duì)提高氫治療效果具有重要意義，但是目前仍然充滿挑戰(zhàn)。近年來，深圳大學(xué)何前軍教授課題組提出了納米材料輔助氣體治療的策略，借助納米材料的功能特性解決氣體治療方面的問題，開拓了“納米氣體治療”研究領(lǐng)域。

【成果簡(jiǎn)介】

近日，何前軍教授帶領(lǐng)的“先進(jìn)納米藥物課題組”與美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）顧臻教授課題組合作，研發(fā)了一種用作腫瘤治療的“儲(chǔ)氫材料”—— 在近紅外光刺激下響應(yīng)性釋放氫氣并產(chǎn)生熱量，以提升殺滅腫瘤細(xì)胞的療效及選擇性。該研究首次提出了“氫熱治療”的概念，在多種細(xì)胞和小鼠模型上初步驗(yàn)證了氫氣和高熱對(duì)腫瘤細(xì)胞的協(xié)同增效抗癌機(jī)制、及對(duì)正常細(xì)胞的減毒保護(hù)功效。團(tuán)隊(duì)通過設(shè)計(jì)合成一種新型氫化鈀納米材料，實(shí)現(xiàn)了利用近紅外光局部控制氫氣的釋放并有效產(chǎn)熱，并實(shí)現(xiàn)了光熱成像/光聲成像引導(dǎo)氫熱治療，可潛在地對(duì)多種腫瘤實(shí)現(xiàn)高效、低毒的治療。該氫熱療法潛在地為設(shè)計(jì)開發(fā)新型抗癌藥物提供了新的思路和理論支持。該氫熱療法潛在為設(shè)計(jì)開發(fā)新型抗癌藥物提供了新的思路和理論支持，對(duì)促進(jìn)氫分子醫(yī)學(xué)的臨床轉(zhuǎn)化有著積極意義。該研究成果詳見：Local Generation of Hydrogen for Enhanced Photothermal Therapy, Nature Communications, 2018, doi: 10.1038/s41467-018-06630-2.

【圖文導(dǎo)讀】

圖1. 原理示意圖以及材料表征

PdH_0.2納米晶的合成方法和氫熱療法的工作原理示意圖。b. STEM照片（比例尺：100納米）。c. DLS數(shù)據(jù)。d. XRD圖譜。 e. UV-VIS-NIR吸收光譜。

圖2. 近紅外光響應(yīng)氫氣的釋放過程和機(jī)制探究

通過UV（a, b）、Pt-微電極（c, d）和XRD（e, f）方法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PdH_0.2的NIR光控釋氫行為。

圖3. 近紅外光控釋活性氫的還原能力

a, b是PdH_0.2在模擬體液中（a）和HeLa細(xì)胞中（b）的釋氫行為，其使用亞甲基藍(lán)（MB）作為活性氫的探針進(jìn)行檢測(cè)。c, d是表示PdH_0.2對(duì)HeLa腫瘤細(xì)胞（c）和HEK-293T正常細(xì)胞（d）細(xì)胞內(nèi)ROS水平的影響。

圖4.近紅外光熱和光聲成像性能和腫瘤靶向性能

PdH0.2和Pd納米晶的光熱效應(yīng)。b. 光熱轉(zhuǎn)化效率效率評(píng)價(jià)。c. 靜脈注射PdH_0.2后4T1荷瘤小鼠的腫瘤光熱成像。d,e. 4T1腫瘤光聲成像。f. ICP定量體內(nèi)分布。

圖5. 體外氫熱協(xié)同抗癌性能和機(jī)制

a,b氫熱療法的體外抗癌效果。c,d. 細(xì)胞能量代謝行為。e. 氫熱腫瘤治療的機(jī)制圖。

圖6. 體內(nèi)氫熱協(xié)同抗癌性能

腫瘤小鼠的氫熱治療方法。b,c,d. 對(duì)4T1腫瘤的治療效果。e,f. 對(duì)B16-F10腫瘤的治療效果。

【小結(jié)】

作者首次提出了“氫熱治療”的新概念，并通過大量的體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)初步驗(yàn)證了氫氣和高熱對(duì)腫瘤細(xì)胞的協(xié)同增效抗癌機(jī)制、及對(duì)正常細(xì)胞的減毒保護(hù)功效。使用小尺寸鈀納米顆粒作為氫載體和自催化劑，利用鈀的高束氫能力將氫原子方便地?fù)诫s進(jìn)鈀的晶格，形成穩(wěn)定的PdH_0.2納米顆粒。利用PdH_0.2納米顆粒的小尺寸效應(yīng)（30 nm）和EPR效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了腫瘤被動(dòng)靶向遞送；同時(shí)利用PdH_0.2的近紅外光吸收特性，實(shí)現(xiàn)了光控氫氣釋放。此外，利用Pd/PdH_0.2的加氫催化特性，使釋放的氫具有高的還原性，并借助PdH_0.2自身的高的光熱轉(zhuǎn)化效率（η=63%），達(dá)到了光熱治療和光聲成像的功效。選取皮膚癌、乳腺癌及宮頸癌等多種腫瘤細(xì)胞和腫瘤鼠模型，在體內(nèi)外探索了PdH_0.2納米材料的氫熱協(xié)同抗癌效應(yīng)和機(jī)制。結(jié)果表明：在聯(lián)合熱療的過程中，氫氣治療能顯著增強(qiáng)熱療對(duì)各種腫瘤細(xì)胞的抗癌效果，同時(shí)還能顯著消減熱療對(duì)正常細(xì)胞的損傷，實(shí)現(xiàn)了氫療對(duì)熱療的增效、減毒。進(jìn)一步的生物安全性研究結(jié)果表明：PdH_0.2納米材料具有較高的安全注射劑量，優(yōu)良的血液安全性及組織兼容性。

文獻(xiàn)鏈接： Local Generation of Hydrogen for Enhanced Photothermal Therapy, Nature Communications 2018, 9, 4241. doi: 10.1038/s41467-018-06630-2

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