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首先，針對氫氣可控釋放難題，開發了一種Z型結構SnS1.68-WO2.41納米催化劑和鉀/碳共摻雜氮化碳催化劑（如圖），實現了腫瘤內原位近紅外光催化產氫以抑制癌細胞能量代謝，同時利用產生的空穴原位氧化腫瘤內過度表達的GSH以破壞腫瘤抗氧化防御系統，從而通過“氫氣-空穴聯合療法”有效地搗毀了腫瘤微環境，達到了高效抗癌的作用。該研究率先提出了一種“氫氣-空穴聯合療法”。不同于常規的氣體前藥擔載策略，催化產氣策略完全避免了在其它部位產生氣體。相比于常規的光催化產氫材料，開發的近紅外光催化產氫納米材料不需要攜帶任何犧牲劑，能夠源源不斷地、可持續地、可控高效產氫。該工作發表在國際著名期刊《自然·通訊》和《先進材料》：Photocatalysis-mediated drug-free sustainable cancer therapy using nanocatalyst, Nature Communications, 2021, 12, 1345. 原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-021-21618-1; Homogenous carbon/potassium-incorporation strategy for synthesizing red polymeric carbon nitride capable of near-infrared-photocatalytic H2 production, Advanced Materials, 2021, in press. 原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202101455

其次，針對氫氣高效緩釋難題，使用空心介孔二氧化硅納米顆粒裝載氨硼烷，構建了一種氫納米膠囊，實現了氫的高效運載和酸控長效釋放。將其以口服藥物的形式運用在代謝紊亂中，發現氫納米膠囊在腸胃道長效緩釋的氫分子能夠有效調節腸道菌群（如AKK菌群），從而通過“腸?肝軸”改善糖代謝和脂質代謝，有效改善了糖尿病、脂肪肝和肥胖（如下圖）。將氫納米緩釋膠囊以肥料的形式運用在氫農學中，發現其通過滲透進入植物根系長效釋放氫分子，誘導了植物側根生長，并揭示了緩釋氫分子通過調控一氧化氮來誘導側根生長的機制（如下圖）。該工作發表在國際著名期刊《生物材料》和《化學工程雜志》：Nanocapsule-mediated sustained H2 release in the gut ameliorates metabolic dysfunction-associated fatty liver disease, Biomaterials, 2021, 121030. 原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2021.121030; Nanomaterial-mediated sustainable hydrogen supply induces lateral root formation via nitrate reductase-dependent nitric oxide, Chemical Engineering Journal, 2021, 405, 126905. 原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.126905

該研究工作得到了深圳大學微納光電子學研究院蘇陳良教授、深圳大學醫學部盧璽峰副教授、南京農業大學沈文飆教授團隊的大力支持和幫助。研究得到國家自然科學基金和上海交通大學氫科學中心基金等的資助。

參考資料：https://news.sjtu.edu.cn/jdzh/20210719/155647.html