智能电极精准测量氢气释放，推动癌症治疗新突破

研究背景与意义

氢气治疗是近年来兴起的一种新型癌症治疗策略，它凭借极高的生物安全性备受关注。与化疗或放疗等传统方法不同，氢气能选择性清除癌细胞中的有害自由基（如羟自由基），而不损伤正常细胞，这就像给身体请来了一位“精准清洁工”。然而，氢气治疗面临一大难题：氢气在体内溶解度低、扩散快，很难在肿瘤部位集中释放。传统方法如吸入氢气或注射富氢水，往往因为氢气“漫无目的”地扩散，导致深部肿瘤治疗效果有限。为了解决这个问题，本研究开发了一种创新的纳米药物——氨硼烷负载介孔二氧化硅纳米药物（简称AB@MSN）。这种药物像一辆“智能卡车”，能将高浓度的氢气原药（氨硼烷）精准运送到肿瘤内部，并利用肿瘤特有的酸性环境触发氢气释放。这项研究的意义在于，它不仅实现了氢气的靶向递送和可控释放，还大幅提高了氢气负载量（是传统方法的1370倍以上），为癌症治疗提供了一种高效、低毒的新途径。如果未来应用于临床，患者可能只需局部注射这种纳米药物，就能避免全身副作用，实现长期、安全的治疗。

论文亮点解读

这项研究的核心亮点在于“智能设计”和“高效验证”。首先，纳米药物AB@MSN的氢气负载能力惊人——每克药物能携带130.6毫克氢气，远超传统脂质体载体。这得益于介孔二氧化硅载体的大表面积和强吸附力，就像给氢气原药建了一个“高容量仓库”。其次，药物释放机制非常巧妙：肿瘤组织通常呈微酸性（pH约6.2-6.8），而AB@MSN能在这种环境下缓慢分解，持续释放氢气超过2天；相反，在正常组织的中性环境中，它几乎不释放，从而避免误伤健康细胞。实验显示，这种选择性释放能显著降低癌细胞的活性氧水平（一种导致癌变的“坏分子”），而对正常细胞无害。最后，研究通过小鼠模型验证了疗效：注射AB@MSN后，肿瘤生长被有效抑制，且小鼠体重和主要器官均未受损，证明了其高安全性和治疗潜力。这些亮点共同表明，该纳米药物不仅解决了氢气递送的难题，还为气体治疗领域提供了可推广的新思路。

Unisense电极实验方法操作流程

为了精确测量纳米药物的氢气释放行为，研究人员使用了Unisense氢微电极——一种能实时监测氢气浓度的精密工具。实验流程如下：首先，将AB@MSN纳米药物分散在不同酸碱度（pH=5.0、5.8、6.8和7.4）的磷酸盐缓冲液中，模拟肿瘤酸性环境和正常组织环境；然后，立即将Unisense电极插入溶液中，连续记录氢气浓度的变化。这个过程就像用“氢气传感器”跟踪药物的释放动态。结果发现，在酸性越强的环境中，氢气释放越快（例如pH=6.8时，速率达19.8μM/小时），而在中性环境中几乎不释放。以下图片直观展示了这一过程，它通过电极测量数据绘制了氢气释放曲线：

图片说明：图3显示了游离原药AB和AB@MSN纳米药物在不同pH值下的氢气释放行为。左图（A）为游离AB的快速释放，右图（B、C）为纳米药物的缓释效果，证明载体能稳定控制释放速率。

总结

总体而言，这项研究通过巧妙的纳米设计，将氢气治疗推向了新高度。AB@MSN药物不仅实现了氢气的瘤内高负载递送和酸控释放，还展现出优异的选择性抗癌效果和生物安全性。Unisense电极的实验数据为这一机制提供了可靠支撑，验证了其在真实环境中的可行性。未来，如果进一步优化药物配方并开展临床试验，这种策略有望成为癌症联合治疗的重要组成部分，为患者带来更温和、持久的治疗选择。同时，该技术也可能拓展到其他气体治疗领域，如抗氧化或抗炎应用，展现出广阔的前景。

丹麦Unisense微电极的μm级尖细顶端不破坏检测对象的结构和生理活性、对检测点的流速干扰最小化，μM级高灵敏度可观察到微小浓度及其变化，原位在线测量特性能够达到方便、快捷、准确、高效的现代化要求，应用于水环境、海洋沉积物、土壤和动植物等领域，揭示了大量的生理生化代谢机理和现象，并发表在《Nature》、《Science》、《PNAS》等高阶学术期刊上。