放射医学与辐射防护国家重点实验室、放射医学与防护学院史海斌教授课题组在活体H2S精准定量及结肠癌肿瘤高效治疗方面取得新进展，相关成果以“A Hydrogen Sulphide-Responsive and Depleting Nanoplatform for Cancer Photodynamic Therapy”为题于2022年3月30日在线发表在国际知名杂志Nature Communications上，论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-29284-7。
硫化氢（H2S）是一类重要的气体信号分子，在神经信号传导及抗炎等生物过程中起着关键的调节作用，与很多疾病如心血管疾病、神经退行性疾病、糖尿病、肝硬化、消化道恶性肿瘤等的发生发展和演化关系密切。因此，在体H2S分子的可视化与准确定量检测对于疾病的精准诊断及预后评估至关重要。然而，由于目前用于定量分析活体内H2S含量的方法非常缺乏，要实现在体H2S分子的原位精准定量检测面临着巨大的挑战。
图1.一种用于肿瘤光动力治疗的硫化氢反应和耗尽纳米体系构建
针对上述难题，在最新的研究中史海斌教授课题组发展了线粒体靶向、H2S特异性响应且消耗的智能化纳米探针ZNNPs和ZNNPs@FA，用于小鼠体内H2S的NIR/光声双模态成像、原位定量分析及结直肠癌的激活性光动力治疗等研究。探针主要经生物相容性好的mPEG5000-PCL3000和mPEG5000-PCL3000@FA聚合物包裹H2S特异性响应的NIR-II荧光染料ZM1068-NB构建而得。ZM1068-NB染料可与H2S分子特异性发生亲核取代反应，产生激活性比率式变化的近红外荧光信号（F1070→F720）和光声信号（PA680/PA900）。通过在体原位监测PA680/PA900信号，成功地对正常小鼠肝脏内的H2S进行了比率型光声成像，与商用试剂体外检测得到的H2S实际浓度相关联，建立了一个比率型光声成像vs H2S浓度的定量关系。利用该比率光声成像定量分析方法对小鼠脑出血部位的H2S浓度作了准确量化（～5.29 µmol/g protein），是周边正常组织的2.4倍。该研究基于比率型光声成像技术发展了一种活体原位测量H2S的分析方法，为精准获取活体重要生化信息提供了新思路。更令人鼓舞的是，我们还意外发现探针ZNNPs@FA可以选择性消耗结直肠癌细胞线粒体中的H2S，引起细胞糖酵解和有氧呼吸能力的显著下降，诱发肿瘤细胞发生凋亡，同时结合NIR-II染料激活性的光动力特性，实现了在体结直肠癌肿瘤的高效治疗。
本论文第一作者为www.优德88.cpm2018级硕士研究生张誉荠，放射医学与辐射防护国家重点实验室史海斌教授为本论文的通讯作者，www.优德88.cpm 为该论文第一单位。该工作得到国家自然科学基金重大研究计划、国家自然科学基金面上项目、江苏省重点研发计划及江苏省放射医学与防护重点实验室开放课题等项目的共同资助。