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新闻快讯
何前军课题组Nature子刊:光催化可持续产氢捣毁肿瘤微环境
发布时间:2021-03-03

        近日,红宝石官方网站hbs160医学部生物医学工程学院何前军教授带领的“先进纳米药物课题组”在国际顶级期刊Nature Communications上发表了一篇题为"Photocatalysis-mediated drug-free sustainable cancer therapy using nanocatalyst"的研究论文。生物医学工程学院硕士研究生招斌、王英帅博士后为论文的共同第一作者,何前军教授为唯一通讯作者。该论文研发了一种Z型结构的纳米光催化剂,实现了肿瘤内原位NIR光催化产氢以抑制癌细胞能量,同时利用产生的空穴原位氧化肿瘤内过度表达的GSH以破坏肿瘤抗氧化防御系统,从而通过“氢气-空穴联合疗法”有效地捣毁了肿瘤微环境,达到了高效抗癌的作用。


 

        该研究率先提出了一种“氢气-空穴联合疗法”。不同于常规的气体药物担载策略,催化产气策略完全避免了在其它部位产生气体。相比于常规的光催化产氢材料,开发的NIR光催化产氢纳米材料不需要携带任何牺牲剂,能够源源不断地、可持续地、可控高效产氢。这项工作提出了一种无药物治疗的概念,无需使用传统的有毒药物,在治疗过程中不消耗治疗剂,具备取之不尽用之不竭的治疗能力,因而是一种安全、高效的治疗方法。该工作为体内气体递送提供了新思路,为催化材料提供了一个新的应用出口,促使纳米气体治疗方法学与催化材料开发应用相互促进发展。

 

        氢气既是一种清洁绿色能源,还是一种被证实的、安全且有效的医用气体,在炎症相关疾病展现出明显的抗炎效应。特别是新冠肺炎流行期间,氢气/氧气混合吸入疗法在抗击新型冠状病毒肺炎中做出了重要贡献,被国家卫生健康委列入《新型冠状病毒肺炎诊疗方案》试行第七版和第八版(最新版)。早在1975年,Science就报道了高压氢气(大剂量吸氢)能抑制皮肤癌的进展。但目前常规的给氢方式难以在深层肿瘤部位有效蓄积高浓度氢分子,一定程度上制约了氢气的抗癌效果。


        近年来,光催化水解产气提供了一种新兴的气体控释途径,但近红外(NIR)光催化产氢材料的开发遇到较大挑战,因为需要同时满足窄的带宽(≤1.53 eV for 808 nm light)和高的氧化还原活性,而且产气量受制于牺牲剂的有限担载量。针对这两大难题,何前军教授团队在SnS1.68纳米片(带宽 1.49 eV)表面铆接WO2.41纳米点构建了一种Z型结构SnS1.68-WO2.41纳米催化剂(如图所示)。WO2.41纳米点通过表面等离子体效应将热电子注入到SnS1.68纳米片中,实现NIR光催化产氢的同时增强了体系的氧化能力,从而能够利用肿瘤内过度表达的GSH作为牺牲剂实现肿瘤内NIR光催化产氢。产生的氢气和GSH的剥夺协同抑制了肿瘤中癌细胞的繁殖并诱导其凋亡,导致过度生长的肿瘤血管退化,并大量减少了肿瘤相关巨噬细胞含量(清除肿瘤免疫抑制),从而有效地破坏了癌细胞赖以生存的肿瘤微环境,达到了较好的肿瘤治疗效果。

 

        该研究对气体医学的临床转化有着积极意义,相关工作发表在国际著名期刊《自然·通讯》,详见:Photocatalysis-mediated drug-free sustainable cancer therapy using nanocatalyst, Nature Communications, 2021, 12, 1345.

 

        论文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-021-21618-1

 

 [ 教 授 简 介 ]

 

     
      何前军教授


      何前军,教授,博导,玛丽∙居里学者,深圳市海外高层次人才,红宝石官方网站hbs160领军学者和学科带头人,深圳市“精准医疗”孔雀团队核心成员,红宝石官方网站hbs160医学部“先进纳米药物实验室”负责人。


     长期从事纳米生物医用材料方面的研究,开辟了“纳米气体治疗”研究领域,国际上首次提出了“氢热疗法”和“多级分步靶向气体传输”的概念。以第一作者和通讯作者在Science Advances、Nature Communications、Advanced Materials、Angewandte Chemie、National Science Review、Chemical Society Reviews等国际著名期刊发表SCI论文70多篇,h指数51,2018年入选“全球高被引科学家”。
 

      近年来主持了十几项国际级、国家级和省市级科研项目。曾荣获欧盟玛丽∙居里国际引进人才奖、中科院“卢嘉锡”青年人才奖、中国新锐科技人物奖、中科院“院长”特别奖、中科院“百篇优博”等奖励。担任《Medical Gas Research》杂志副主编,担任国际氢分子生物医学会理事、中国老年保健医学研究会氢分子生物医学分会副主任委员、广东省生物医学工程学会生物材料专业委员会副主任委员、中国生物材料学会纳米生物材料分会委员、中国医药生物技术协会纳米生物技术分会委员、中国抗癌协会纳米肿瘤学专业委员会青年委员、中国生物医学工程学会纳米医学与工程分会青年委员、Nature和Science等国际著名期刊和国家基金项目的通讯评审人。
 

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