本研究由Chaoqun Nie、Rong A、Jing Wang等作者共同完成，主要来自哈尔滨医科大学附属第四医院心内科和核医学科，以及分子影像研究中心。研究论文于2023年发表在《Advanced Science》期刊上，题为《Controlled Release of Hydrogen-Carrying Perfluorocarbons for Ischemia Myocardium-Targeting 19F MRI-Guided Reperfusion Injury Therapy》。该研究聚焦于心肌缺血再灌注损伤（Ischemia-Reperfusion Injury, I/R Injury）的治疗，旨在开发一种新型的氢载体纳米乳剂（H2-PFOB NEs），通过19F磁共振成像（MRI）引导实现精准治疗。
心肌缺血再灌注损伤是心血管疾病治疗中的主要挑战之一，尽管血运重建治疗是缺血性心脏病（Ischemic Heart Disease, IHD）的常用方法，但再灌注过程中产生的氧化应激和炎症反应会显著影响治疗效果。氢气（H2）已被证明具有抗氧化和抗炎作用，但其治疗效果受到氢气储存、靶向递送和控释效率的限制。本研究旨在开发一种具有高氢气负载能力的纳米乳剂（H2-PFOB NEs），通过低强度聚焦超声（Low-Intensity Focused Ultrasound, LIFU）实现氢气的可控释放，并利用19F MRI动态可视化氢气的释放过程，从而实现对心肌缺血再灌注损伤的精准治疗。
研究分为多个步骤，包括纳米乳剂的合成与表征、缺血心肌靶向递送机制研究、氢气控释特性分析、以及体内外治疗效果评估。
H2-PFOB NEs的合成与表征
研究人员首先合成了全氟辛基溴化物纳米乳剂（PFOB NEs），并通过氢气吸收将其氢化，形成H2-PFOB NEs。通过透射电子显微镜（TEM）和动态光散射（DLS）技术，确认了H2-PFOB NEs的球形结构、均匀分散性及尺寸（约150 nm）。此外，通过气相色谱和氢微电极法测定了其氢气负载能力，结果显示H2-PFOB NEs的氢气负载能力约为6 mM，是水的8倍。
缺血心肌靶向递送机制研究
通过荧光成像和免疫荧光染色，研究发现H2-PFOB NEs能够特异性积累在缺血心肌区域，且主要通过巨噬细胞介导的吞噬作用实现靶向递送。流式细胞术进一步证实，H2-PFOB NEs在循环血液中被炎性单核细胞摄取，并在缺血心肌中被巨噬细胞吞噬。
氢气控释特性与19F MRI可视化
研究人员利用LIFU实现了H2-PFOB NEs中氢气的可控释放，并通过19F MRI动态监测了氢气的释放过程。实验表明，LIFU能够显著加速氢气的释放，且19F MRI信号的变化与氢气释放过程高度相关。这一发现为氢气的精准控释提供了可视化手段。
体内外治疗效果评估
在心肌缺血再灌注损伤小鼠模型中，H2-PFOB NEs显著减少了心肌梗死面积，改善了心脏功能。与H2水相比，H2-PFOB NEs在抗氧化和抗炎方面表现出更优异的效果。此外，结合LIFU治疗进一步增强了H2-PFOB NEs的治疗效果，几乎完全抑制了心肌死亡。
H2-PFOB NEs的合成与表征
H2-PFOB NEs具有高氢气负载能力和良好的稳定性，其氢气释放速率较慢，适合长期储存和利用。
缺血心肌靶向递送机制
H2-PFOB NEs通过巨噬细胞介导的吞噬作用特异性积累在缺血心肌区域，为靶向治疗提供了基础。
氢气控释与19F MRI可视化
LIFU能够实现氢气的可控释放，19F MRI信号的变化与氢气释放过程高度一致，为精准治疗提供了可视化工具。
治疗效果
H2-PFOB NEs显著减少了心肌梗死面积，改善了心脏功能，且结合LIFU治疗进一步增强了其效果。
本研究开发了一种新型的氢载体纳米乳剂（H2-PFOB NEs），通过LIFU实现氢气的可控释放，并利用19F MRI动态监测氢气的释放过程，为心肌缺血再灌注损伤的精准治疗提供了新策略。H2-PFOB NEs具有高氢气负载能力、良好的靶向性和生物安全性，在抗氧化和抗炎方面表现出显著优势。此外，19F MRI的可视化功能为氢气的精准控释提供了技术支撑，具有重要的临床应用前景。
本研究还探讨了H2-PFOB NEs在抗氧化应激和抑制NLRP3炎症小体激活方面的分子机制，进一步阐明了其在心肌缺血再灌注损伤治疗中的作用。此外，研究还评估了H2-PFOB NEs的长期治疗效果，发现其能够显著改善心脏重构和心肌纤维化，为临床应用提供了重要依据。
本研究不仅为心肌缺血再灌注损伤的治疗提供了新策略，还为氢气载体的开发和应用提供了重要参考，具有重要的科学价值和临床应用前景。