超声影像介导下的针灸电极电化学产氢/声动力联合治疗肿瘤

氢气是一种生物相容性较好的气体，它容易穿透血管和生物膜进入到细胞中来调控细胞的生命活动。因此氢气治疗作为一种有前途的疾病治疗方式越来越受到人们的关注，尤其用于癌症的治疗。然而当前氢气递送到肿瘤组织往往依靠纳米载体，但是这种方法很难精准的调控充足的氢气在肿瘤部位可控释放。因此迫切需要开发高效可控的氢气治疗方法和了解其作用机制，应用于肿瘤治疗。

近日，中国科学院长春应用化学研究所金永东研究员团队开发了超声影像引导下的针灸电极电化学产氢和声动力联合治疗的方法用于小鼠皮下肿瘤的治疗。研究团队利用肿瘤组织偏酸的微环境，借助针灸电极在酸性条件下电解产生充足的氢气，并在超声刺激下氢气泡空化温度升高，实现对肿瘤组织的快速消除。针灸电极电化学产氢技术可以实现肿瘤内源性氢离子转换为氢气，从而引发强烈的“多米诺效应”。在超声影像介导下可以避免对正常组织伤害。同时可以观测到肿瘤内部血管被毁坏，部分氢气泡进入肿瘤血管形成气栓，造成肿瘤内能量危机。产生的氢气泡在超声空化作用下，可以提高肿瘤内的温度，同时脆弱的肿瘤微环境被破坏，这些对肿瘤都是致命性打击。产生的氢气可以减缓癌症的炎症反应，有利于身体的免疫系统在治疗后的恢复。因此H₂-EC/SD联合治疗为未来的临床应用提供了一种潜在的安全和可行的治疗策略。

图1. 超声影像介导下的针灸电极电化学产氢/声动力联合治疗

图2. 氢气泡在超声刺激下产生空化效应，温度升高。

相关成果发表在Advanced Materials 期刊上发表。该工作的第一作者是中国科学院长春应用化学研究所助理研究员齐国华博士，通讯作者为中国科学院长春应用化学研究所金永东研究员。该工作得到国家自然科学基金青年基金项目，以及中国科学院特别研究助理择优资助项目的支持。

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Imaging Guided Endogenic H₂-Augmented Electrochemo-Sonodynamic Domino Cotherapy of Tumor in Vivo

Guohua Qi, Tengfei Yu, Jianmei Li, Zirui Guo, Kongshuo Ma, Yongdong Jin

Adv. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adma.202208414

导师简介

金永东，中国科学院长春应用化学研究所研究员，博士生导师。2003年12月毕业于中国科学院长春应用化学研究所，获博士学位。2004年2月-2010年9月曾先后在以色列Weizmann科学研究所、加州大学洛杉矶分校和西雅图华盛顿大学开展博士后研究；2010年9月在中国科学院长春应用化学研究所工作，现任电分析化学国家重点实验室“纳米结构&电分析化学”课题组组长。主要从事纳米结构电分析化学、生化分析和纳米医学领域的基础研究。在国际上率先开展等离激元（长程隧穿）纳米电子学研究、以及癌症活体治疗医学电化学技术的开发与研究。作为课题负责人主要承担了国家自然科学基金3项（面上）、中科院人才项目和科研仪器研制项目各1项；参与国家重点研发项目1项。近年来发表论文100多篇，申请专利十余项，其中授权2项。专业方向为“分析化学”和“纳米医学”。现任Nanomaterials、Current Smart Materials、Science Advances Today 杂志的编委。2016年入选国家创新人才推进计划重点领域创新团队-“生命与健康分析化学及技术”创新团队负责人；2020年当选国际先进材料协会会士（Fellow of IAAM，瑞典）