Adv. Funct. Mater. | 杭州医学院许秋然团队研究开发肿瘤协同治疗平台可增强局部氧化损伤并激活全身抗肿瘤免疫

2025年8月28日，杭州医学院许秋然研究员课题组联合华中科技大学赵元弟和刘波课题组在国际权威期刊《Advanced Functional Materials》（中科院TOP一区，影响因子 IF=19.0）发表题为“Electric-Field-Mediated In Situ Electrocatalysis for Enhanced Chemodynamic Therapy and Immunotherapy via 3D Electrode Arrays”研究型论文。该研究创新性构建基于三维电极阵列的多功能肿瘤治疗平台，通过电场精准调控原位级联电催化反应，同步解决化学动力学治疗催化剂耗竭H202不足难题，并重塑肿瘤免疫微环境，为实体瘤精准治疗提供可转化的创新方案。

化学动力学治疗（CDT）作为近十年兴起的精准抗癌技术，通过诱导氧化损伤和免疫原性细胞死亡（ICD）广泛应用于肿瘤治疗。然而，肿瘤治疗中的CDT虽能通过产生活性氧杀伤癌细胞，但常受限于肿瘤内过氧化氢不足、催化剂效率低等问题。而肿瘤微环境的“免疫抑制”状态即免疫细胞功能异常，严重影响治疗效果。如何同步解决“CDT 催化效率低”与“肿瘤免疫抑制”两大难题，成为推动肿瘤精准治疗的关键突破口。

针对这些瓶颈，研究团队为实现催化剂高效循环与电子传递，设计以3D电极阵列为核心，筛选石墨（高导电性、电化学稳定性）、二氧化铈（CeO2， Ce3+/Ce4+可逆价态转换，类芬顿活性强）、氧化锌（ZnO，优异电子转移性能）三种材料，通过原位氧化煅烧法制备复合电催化剂ZCG（ZnO/CeO2/Graphite）。以商用“金微针”为基底，构建6X6阵列式3D电极（单针长度3mm，阵列边长6.65mm），通过“浸涂法”依次修饰ZCG电催化层与聚维酮（PVP）载药层（负载化疗药物阿霉素DOX），形成“ZCG+DOX”双功能修饰电极（ZCGD），解决传统平面电极“肿瘤穿透浅、药物释放不均”的问题。通过施加3V、8.3mHz 的方波交流电（AC），驱动电极极性周期性切换，构建“水分解产氧→氧还原产H2O→类芬顿产・OH”的闭环级联催化反应，增强化学动力学疗法的杀伤效果。

更关键的是，这套系统能“双管齐下”激活免疫系统：一方面，活性氧诱导肿瘤细胞发生免疫原性死亡，释放危险信号，促进树突状细胞成熟(成熟率从12.9%提升至65.1%)；另一方面，电刺激直接将肿瘤相关巨噬细胞从促癌的M2型重新编程为抗癌的M1型(数量增加7倍)，并招募大量细胞毒性T细胞(从12.5%增至38.1%)，打破免疫抑制微环境。在肝癌小鼠模型中，该平台展现出显著疗效：肿瘤体积大幅缩小，部分小鼠肿瘤甚至完全消失，且对正常组织无明显损伤。当与化疗药物联合用时，抗癌效果进一步增强，印证其作为“传统疗法增强剂”的潜力。

该研究通过跨学科协同创新，实现“电催化增强CDT”与“免疫微环境重塑”的一体化调控。突破 CDT 技术瓶颈：级联电催化机制解决“H2O2不足”与“催化剂耗竭”的核心问题，实现・OH原位持续生成，为CDT的临床转化提供关键技术支撑；实现治疗时空可控：通过调节电场参数（电压、频率、时长），可精准控制催化强度与药物释放速率，降低对正常组织的损伤，符合精准医学理念；构建多模态协同范式：整合电催化、化疗、免疫治疗三大模块，形成“杀伤-激活-清除”的完整治疗链。这种集电催化、免疫激活、化疗于一体的时空可控平台，不仅突破现有肿瘤治疗的技术瓶颈，更为开发精准、高效的多功能治疗系统提供新思路。

图形摘要

A. ZCG（氧化锌 / 氧化铈 / 石墨）与 3D 电极阵列的示意图。B. 电催化增强的化学动力学治疗、 免疫治疗及化学治疗的作用。

许秋然研究员为论文的末位通讯作者，论文通讯单位为杭州医学院，华中科技大学赵元弟和刘波教授为论文共同通讯作者。

文献来源：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202514805

      图/文 来源： 科研处、人文社科处  初审： 徐琦  终审：应士波