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第42卷第3期 周高信. 氢气抗肿瘤研究进展［J］.
2022年3月 南京医科大学学报（自然科学版），2022，42（03）：421-430 ·425 ·
外培养条件下，一种镁微马达释放出的氢气能够与 的作用，为肿瘤治疗提出了一种新思路。
阿霉素起到协同效果，这种微马达凭借主动运动能
5 氢气治疗中的给氢方式
够在细胞内原位产生氢气，将阿霉素的化疗效果提
升2.4倍，高效杀死小鼠乳腺癌4T1细胞 ［76］ 。基于光 氢医学临床研究中，已有的氢气摄入方式主要
催化产氢原理，利用纳米材料很强的跨黏膜和穿透 包括呼吸含氢混合气体或者口服氢气溶液 ［85］ 。吸
肿瘤细胞的能力，660 nm激光照射下在肿瘤细胞内 氢需要专门的设备、需要长时间吸入方能起效，气
可原位产生氢气，将氢气治疗与膀胱癌的灌注治疗 体的组成和氢气比例并不固定，有氢气与氮气混合
联合，可显著增强化疗效果 ［77］ 。作用机制研究发现 气，家用吸氢机产生的是氢氧比为 2∶1 的氢氧混合
氢气能抑制线粒体功能，阻碍 ATP 合成，削弱 P⁃糖 气，也有产氢机能将氧气分离产生高纯度的氢气。
蛋白外排泵功能，使得化疗药物吉西他滨难以排 在体内实验中氢气的吸入比例应不超过4%的爆炸
出，实现膀胱癌的高效协同治疗。利用钯基纳米材 极限，否则在实际操作中有危险性。富氢水的饱和
料的储氢性能，将钯纳米颗粒（PdH0.2 ）、钯基金属有 浓度低（0.8 mmol/L），不便于贮存，须大剂量给药，
机框架材料（PdHMOF）用于肿瘤的氢气⁃光热治疗， 对吞咽困难、不宜大量输液的患者难以适用。此
即氢热治疗，能增强抗癌效果，且活性氢能够扰乱肿 外，富氢水的质量标准、保存难度等限制了应用。
瘤细胞的氧化还原平衡，破坏细胞的能量代谢 ［78-79］ 。 目前氢水的制备方法较多，氢医学研究中使用的富
Zhang 等 ［80］ 使用多巴胺载氨硼烷实现热疗的同时， 氢水缺乏统一的质量标准。生产富氢水的主要方
后者分解释放的氢气有效改变了肿瘤部位的氧化 法有鼓泡法、高压溶解法，所用的溶剂有纯水，也有
还原稳态，有利于对抗炎症，最终在抑制肿瘤生长 生理盐水，甚至器官保存液（Celsior）等 ［86］ 。也有通
的同时还实现了联合治疗对远端肿瘤的抑制。最 过电解水产氢法得到富氢电解水，或使用氢棒通过
近利用转化纳米材料，一种氢气介导的级联放大多 镁与水发生化学反应制得富氢水等，这些途径所获
模态协同治疗策略，能够利用近红外光解水生成的 富氢水除氢气浓度有差别外，在所含电解质种类、
氢气与光动力、光热和化学动力学等治疗方式相互 离子强度、氧化还原电势、酸碱度等方面也存在差
协同，实现小鼠乳腺癌的高效治疗 ［81］ 。利用同一平 异，可能会影响治疗效果。对于具体疾病，吸入氢
台实现氢气治疗与光动力治疗的协同，达到了令人 气和饮用富氢水对于呼吸系统疾病和胃肠道疾病
惊奇的治疗效果，类似的结果在 PCN⁃224 载纳米钯 的治疗更为适用，但却难以满足脑部疾病和实体瘤等
的复合体系中得到进一步验证 ［82］ 。纳米钯作为氢 远端组织疾病的治疗需求。Yamamoto 等 ［87］ 研究了
气载体，卟啉 MOF 作为 PDT 治疗的光敏剂，氢气治 3%氢气吸入下SD大鼠体内的氢气生物分布，发现肝
疗和 PDT 协同作用的原因可能是因为氢气刺激破 脏中的氢浓度最高，平衡浓度达到29 mmol/L，但目前
坏了肿瘤的氧化还原平衡，光动力学治疗加剧了这 为止，肿瘤组织的氢气浓度缺乏研究数据。氢气治
种不平衡。Zhao等 ［83］ 还利用一种Z型结构的纳米光 疗对氢气浓度有依赖性，但是到达实体瘤的氢气量
催化剂进行肿瘤原位产氢，实现了氢气⁃空穴联合治 十分有限，氢医学研究中应该注重氢气剂量效应关
疗。类似地，Wu 等 ［84］ 利用一种辐射产氢材料实现 系的探究，并尽可能在更高浓度范围进行，以提高
了氢气治疗和放疗的协同作用。在临床实践中，由于 疗效。
氢气能改善肿瘤患者的免疫功能，将氢气与PD⁃1 抗 通过纳米载药体系可以有效解决气体供体分
体联合使用发现还可提高免疫治疗的临床效果，延 子稳定性差、毒性高等缺点，并实现气体在体内的
长患者的生存时间 ［48］ 。在临床实践中，氢气对人体 可控释放，满足气体治疗的组织特异性和浓度依赖
安全且方便摄入，将其与现有的抗癌手段联合使用 性需求。在实体瘤治疗方面，为了实现氢气的高效
能达到事半功倍的效果。目前氢气联合的肿瘤多 摄取，更大发挥氢气的抗癌效果，通过纳米材料载氢
功能治疗需要借助纳米产氢材料，或负载氢气前药 或在肿瘤部位原位产氢成为了一种新的手段。如通
分子，或纳米材料自身能够在光、酸等特殊条件刺 过储氢材料制备的纳米药物高效递送，增强氢气的抗
激下释放氢气，纳米材料的引入应以不牺牲氢气治 肿瘤效果 ［78-79］ ；通过纳米材料载氢气前体分子氨硼
疗的安全性为前提。氢气与光动力联合治疗中，抗 烷，在肿瘤酸性微环境下分解释放出氢气 ［80，88］ ；铁纳
氧化的氢气与促氧化的光敏材料共同作用，结果扰 米颗粒可以在肿瘤部位聚集并发生反应释放氢气，
乱了肿瘤细胞的氧化还原稳态，起到抑制肿瘤生长 抑制肿瘤生长 ［89］ ；聚合物半导体光催化原位产氢用
