台清华大学：人工光合作用产氢治疗疾病的思路

氢气具有选择性抗氧化作用，对各种炎症氧化损伤相关疾病具有治疗作用。治疗疾病损伤给氢气的基本方式有许多种，直接给氢方式是通过氢气吸入、氢水饮用或注射、湿敷沐浴等，间接给氢方式有通过金属镁或金属氢化物甚至利用细菌代谢产生氢气等。最近来自台湾清华大学的学者提出一种全新的给氢方法，是建立人工光合作用系统，在组织局部用光照产氢实现治疗组织炎症的目的。最新研究论文发表在《美国化学学会杂志》。

作者自认为这种思路的灵感来自自然界光合作用产生氢气。让我们先预习一下光合作用的定义吧。光合作用（Photosynthesis），即光能合成作用，是指含有叶绿体的绿色植物和某些细菌，在可见光照射下，经过光反应和碳反应（旧称暗反应），利用光合色素，将二氧化碳和水转化为有机物，并释放出氧气（或氢气）的生化过程。同时也有将光能转变为有机物中化学能的能量转化过程。看到了吧，光合作用是植物的特征代谢方式，也可以说植物产氢气几乎是天然特征。我们在生物课上学习光合作用的时候往往把或氢气自动删除或视而不见。

利用植物光合作用产生氢气的原理，在氢能源领域人们早就考虑到人工光合作用作为氢气制备的方法，不过这些台湾学者看到氢气的医学效应，将人工光合作用产氢气系统转化为动物体内供氢气的方式，研究这种方法是否能作为治疗疾病的方法，确实是一个不错的思路。

图中所示，这种给氢气方法对细胞（上）和组织（下）产生活性氧和炎症因子都有非常显著的抑制作用。

研究中使用的人工光合作用系统是一种多组分纳米反应器，组成成分包括叶绿素a、维生素C和纳米金颗粒。这些成分封在一个脂质体内，光照时吸收光子可以合成氢气，这种系统产生的氢气具有抗炎症作用。这种系统具有快速产生氢气的能力，可在组织局部按照需要产生可控氢气高浓度，实现抗氧化和炎症的目的。研究证明，这种光合产氢系统能有效减少RAW264.7细胞活性氧和炎症因子的增加，对内毒素局部注射诱导的小鼠下肢组织炎症也具有同样效果。组织学研究证明该系统减少炎症损伤作用显著。研究结果表明，人工光合产氢系统是一种组织抗炎症抗氧化的理想工具，这种方法的应用潜力巨大。

氢思语点评：欢迎从事材料的学者参与氢气医学研究，这种思路和去年深圳先进科学院用纳米气泡给氢气类似，而且更进了一步。这种利用材料的方法虽然解决了氢气持续给予和高浓度的目标，但是材料本身的生物兼容性会称为临床应用的制约因素。氢气之所以迷人，是因为氢气本身没有毒性，这种人工光合作用虽然在学术上很有意义，但应用需要选择特殊的场景，如可以考虑对恶性肿瘤的氢气治疗。

Wan WL, et al.In Situ Nanoreactor for Photosynthesizing H2 Gas to MitigateOxidative Stress in Tissue Inflammation. J Am Chem Soc. 2017 Sep 5.

此文章摘自氢气医学领军人物孙学军的微信公众号《氢思语》，转载请注明出处。