近红外调控的纳米四联体(PdH0.2)4Se驱动氢疗法靶向诱导肿瘤铁死亡

本研究针对氢疗法在癌症治疗中面临的氢储存与控释难题，创新性设计出基于钯硒核的(PdH0.2)4Se纳米四联体。该材料通过EPR效应增强肿瘤蓄积，在近红外光控下高效释放氢原子，与硒协同生成剧毒H2Se，打破GSH/GSSG平衡并诱发ROS过载，实现线粒体功能障碍-脂质过氧化-铁死亡的级联反应。研究证实该体系在体外显著抑制癌细胞增殖迁移，在体内实现靶向光热成像与肿瘤生长抑制，为气体介导的癌症治疗提供了安全高效的新策略。

　　

在癌症治疗领域，氢分子因其优异的生物安全性和选择性抗氧化特性备受关注，但气体储存困难、靶向性差等瓶颈严重制约其临床应用。与此同时，铁死亡(Ferroptosis)作为一种新型程序性细胞死亡方式，通过破坏细胞氧化还原稳态引发脂质过氧化，为肿瘤治疗提供了新思路。如何将氢疗法的优势与铁死亡机制有机结合，成为当前研究的重要突破口。

安徽农业大学生命科学学院的研究团队创新性地构建了(PdH_0.2)₄Se纳米四联体系统，该成果发表在《Biomaterials》期刊。研究人员采用钯纳米立方体作为氢原子载体，通过原位氢化形成PdH_0.2纳米氢化物，再通过氧化还原反应包覆硒层，最终获得直径约50 nm的复合纳米材料。研究运用光热转换测试、电子自旋共振(ESR)谱、线粒体呼吸测定(Seahorse分析仪)等技术，结合胃癌SGC-7901细胞模型和裸鼠移植瘤实验，系统评估了该体系的抗肿瘤效果。

3.1 材料表征

透射电镜显示(PdH_0.2)₄Se具有均匀的四联体结构，X射线光电子能谱证实硒元素以-2和0价态存在。动态光散射证实其在生理环境中保持良好稳定性，近红外区808 nm处的强吸收为其光热转化奠定基础。

3.2 光热控释特性

在1.5 W/cm²激光照射下，材料溶液温度5分钟内升至60.9°C。甲基蓝还原实验证实NIR照射可触发氢原子释放，细胞内实验显示(PdH_0.2)₄Se+NIR组还原效率较单纯氢水提高3.2倍。

3.4 抗癌机制

JC-1探针检测显示处理组线粒体膜电位下降62%，Seahorse分析表明ATP产量降低78%。Western blot显示GPX4和SLC7A11蛋白表达显著下调，同时ACSL4上调2.1倍，证实铁死亡通路激活。

3.7 体内疗效

尾静脉注射后3小时肿瘤部位荧光信号达峰值，光热成像显示局部温度升高19.5°C。治疗14天后，(PdH_0.2)₄Se+NIR组肿瘤体积抑制率达81%，免疫组化显示Ki67阳性细胞减少55%，CD31标记的微血管密度下降35%。

该研究开创性地将纳米材料氢储存技术与铁死亡机制相结合，解决了气体疗法精准控释的难题。通过设计NIR响应的(PdH_0.2)₄Se纳米四联体，实现氢-硒协同增效：释放的氢原子不仅直接参与H₂Se生成，还通过耗竭GSH打破氧化还原平衡，诱发脂质过氧化链式反应。这种"气体递送-酶活性调控-细胞死亡诱导"的多级联策略，为开发新型抗癌纳米药物提供了重要范式。值得注意的是，材料在200 μg/mL浓度下对正常L929细胞仍保持90%以上存活率，显示出良好的治疗安全性。未来通过优化激光参数和给药方案，该技术有望拓展至深层肿瘤治疗领域。