摘要：光热纳米材料因其优异的光热转换性能在癌症治疗中受到广泛关注，然而单纯光热治疗(photothermal therapy, PTT)常导致肿瘤消融不完全。为提高疗效，研究人员提出一种利用氢化钯(palladium hydride, PdH)纳米颗粒结合光热产热与氢气驱动氧化应激调控的热-氢耦合(thermo-hydrogen coupled)策略。PdH纳米颗粒经化学法合成，并通过透射电子显微镜(transmission electron microscopy, TEM)、X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis spectrophotometry)及温升响应测试进行系统表征。结果表明PdH纳米颗粒尺寸小、结构稳定、分散性好，在100 µg mL−1浓度下光热转换效率达61.9%。经532 nm激光照射可证实氢气释放（亚甲基蓝methylene blue脱色法）。体外(in vitro)研究表明，激光照射下PdH纳米颗粒高效且稳定释放氢气，增强细胞内氧化应激，选择性诱导肝癌细胞凋亡同时保护正常肝细胞，癌细胞死亡率达82%，显著优于无储氢功能的Pd纳米颗粒。上述发现凸显了热-氢协同的机制优势，支持PdH纳米颗粒作为一种具前景的可控选择性癌症治疗平台。
论文解读：利用钯氢化物(PdHx )纳米颗粒热-氢耦合效应实现高效抗肿瘤治疗的研究
该研究成果发表于《RSC Advances》（论文原文标注DOI: 10.1039/d6ra02688e）。
一、研究背景与立项依据
氢气(H2 )自2007年Ohsawa等人发现其选择性抗氧化特性以来，被证实可中和活性氧(reactive oxygen species, ROS)、减轻炎症，在神经退行性疾病及代谢综合征中具有保护潜力，亦被认为可能参与癌症预防与治疗。传统全身给氢方式（吸入、富氢水饮用、饱和盐水注射）存在靶向性差、体内快速弥散的问题。纳米技术可提供储存、转运并在特定刺激（如激光）下原位控释气体的载体。金属钯(Pd)纳米颗粒既可高效吸氢形成钯氢化物(palladium hydride, PdHx )，又具备优良的光热转换能力，适用于光热治疗(photothermal therapy, PTT)。但单纯PTT难以彻底消融肿瘤，且可能引发炎症促进残余瘤细胞再生；已有报道单纯Pd纳米颗粒体外癌细胞致死率较低。因此，将氢释放与光热升温耦合——即热-氢耦合(thermo-hydrogen coupling)治疗，有望在升温杀伤同时利用氢气调节氧化应激，增强抗肿瘤效果并减少对正常组织的损伤。既往Pd或PdHx 合成方法复杂（强还原剂种子生长法、高温高压溶剂热法耗时约20 h），本研究旨在开发简便、低成本、短反应时间的PdHx 纳米颗粒制备路线，并系统评估其理化性质、激光触发控释氢行为及体外热-氢协同抗肝癌效应与选择性机制。
二、主要关键技术方法
研究人员采用PVP(聚乙烯吡咯烷酮)辅助水相回流还原Na2 PdCl4 （抗坏酸为还原剂，KBr为形貌控制剂，80 ℃ 3 h）制备立方Pd纳米颗粒，再于室温下通H2 气流(500 mL min−1 , 30 min)制得PdH纳米颗粒。通过TEM观察形貌与尺寸分布，XRD分析晶相变化（Pd→PdH相变致衍射峰偏移），动态光光散射(dynamic light scattering, DLS)与Zeta电位检测水合粒径及表面电荷翻转（+18 mV→−19 mV验证氢成功掺入晶格），UV-Vis-NIR测定吸收光谱。光热性能在532 nm激光（功率密度0.25~1.5 W cm−2 ）下记录升温曲线并按Roper模型计算光热转换效率(ηT )。氢气释放用亚甲基蓝(methylene blue, MB)还原褪色法定量，并以原位循环伏安法(cyclic voltammetry, CV)于−0.25 V处氢氧化峰确认储氢。细胞实验选用正常人肝细胞LO2及人肝癌细胞系HepG2、SMMC-7721，CCK-8法测不同浓度PdH/Pd±532 nm激光(1.0 W cm−2 , 5 min)后细胞活力，Calcein-AM/碘化丙啶(propidium iodide, PI)双染荧光成像活/死细胞，DCFH-DA探针检测细胞内ROS水平，每组设平行Pd对照组排除单纯光热作用。
三、研究结果
3.1. Characterization of Pd and PdH nanoparticles（Pd与PdH纳米颗粒的表征）
TEM显示Pd及PdH均为~30 nm立方形貌，氢化处理未引起团聚或形变；DLS平均水合粒径约30 nm（PdH略大），Zeta电位由Pd的+18 mV翻转为PdH的−19 mV，证实H原子进入Pd晶格并改变表面电子态。XRD四强峰均符合面心立方结构，PdH衍射角略向低角度偏移（晶格膨胀），佐证氢化物形成。UV-Vis中PdH在532 nm及NIR区吸收高于Pd。PdH在水、PBS及培养基中放置14天体、电位基本不变，表明良好胶体与储氢稳定性。HAADF-EDS显示Pd元素均匀分布，PdH中含氢（虽EDS不直接测H，但结合CV氢氧化峰确认）。
3.2. Photothermal effect of PdH nanoparticles（PdH纳米颗粒的光热效应）
532 nm激光照射下，PdH悬液温升高于Pd及水对照；温升幅度与浓度(0~200 µg mL−1 )、激光功率密度(0.25~1.5 W cm−2 )正相关。100 µg mL−1 、1.0 W cm−2 时溶液从25.1 ℃升至45.8 ℃（ΔT=20.7 ℃），冷却曲线拟合得时间常数τm =411.958 s，计算得光热转换效率ηT =61.9%，高于文献报道PdH体系(~36%)，且具良好光热循环稳定性。
3.3. Thermo-hydrogen release from PdH nanoparticles（PdH纳米颗粒的热触发氢气释放）
MB法检测：新鲜PdH及避光冷藏14 d的PdH在532 nm激光照射下均可使MB在664 nm处吸光度下降，定量释放氢分别为0.00913 µmol与0.00874 µmol，表明储氢稳定性好。释放发生于激光诱导升温（<60 ℃生物安全阈值）而非常温，实现光热触发控释。CV显示PdH在−0.25 V出现明显氢氧化氧化峰而Pd无此峰，确证氢成功负载。
3.4. Thermo-hydrogen coupling enhanced cancer therapy with PdH nanoparticles: comparative evaluation with Pd nanoparticles（PdH热-氢耦合增强癌症治疗及与Pd纳米颗粒的比较评价）
无激光时PdH对各细胞系无明显毒性(浓度≤400 µg mL−1 )。激光+PdH组：LO2细胞150 µg mL−1 时仍保留~60%活力，仅200 µg mL−1 降至~26%；而肝癌细胞HepG2与SMMC-7721在100 µg mL−1 +激光时活力降至<30%，200 µg mL−1 +激光时SMMC-7721死亡>90%、HepG2>70%（最高82%死亡率）。同等条件下Pd+激光组对癌细胞杀伤弱（SMMC-7721 200 µg mL−1 仍有~60%存活，HepG2 ~80%），且Pd在高浓度激光下对正常肝细胞毒性大于PdH。活/死双染色与CCK-8结果吻合：PdH+激光使癌细胞呈剂量依赖性红色（死细胞）增多，正常肝细胞基本全绿（活）。证明热-氢耦合具选择性杀伤肿瘤、保护正常细胞的协同优势，单纯Pd光热效应不足。
3.5. Effect of PdH nanoparticles on intracellular reactive oxygen species（PdH纳米颗粒对细胞内活性氧的影响）
DCFH-DA探针检测：无激光时PdH轻微升高癌细胞基础ROS但不引起死亡。激光+PdH组中，LO2细胞ROS仅微升甚至低于无激光组（暗示氢可能的抗氧化保护），而HepG2与SMMC-7721细胞内ROS显著暴增——150 µg mL−1 PdH+激光使HepG2 ROS较空白升5.08倍、SMMC-7721升3.10倍，打破癌细胞氧化还原平衡促凋亡。同浓度Pd+激光时正常肝细胞ROS高于PdH处理组，癌细胞ROS低于PdH处理组。表明PdH双重作用：抑制正常细胞过度ROS积累防凋亡，放大癌细胞氧化应激促死亡，是热-氢耦合选择性杀伤的细胞机制。
四、讨论与结论翻译
Conclusions（结论）：
综上，本研究构建了PdH纳米颗粒平台，通过热-氢耦合增强肿瘤细胞氧化应激。所合成PdH纳米颗粒具高光热转换效率，在持续激光照射下稳定，可在低于60 ℃时受激控释氢气（处于生物损伤阈值内）。无激光照射时PdH对正常及肝癌细胞均表现良好生物相容性；激光激发下PdH显著提升癌细胞内ROS诱导凋亡，而对正常细胞ROS水平影响小，最终获82%癌细胞死亡率。相比之下，单纯Pd纳米颗粒对正常肝细胞保护有限且对肝癌细胞无有效杀伤。结果表明PdH纳米材料可实现可控选择性治疗、降低脱靶效应，为临床前模型进一步探索奠定基础。
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