任何事情都有两面性，氢气的优点是安全，缺点是溶解度太小，造成使用上的不方便，效果强度比较弱。氢原子显然具有还原活性强，利用固态氢原子可以制造出强还原作用的化合物。但是强效果意味着潜在副作用，否则，许多强还原剂都成为了理想的抗氧化剂了。本研究思路是制造氢原子供体代替氢分子，其实是完全颠覆了氢医学的特点，就是极大的生物安全性，这已经不属于氢气医学，而应是氢原子医学了。

氢疗法作为一种多功能治疗方法，对与活性氧和氮物种 （RONS） 过表达相关的疾病具有广阔的前景。然而，开发一种集氢释放可控、高效RONS消除和生物降解于一体的先进氢疗平台仍然是一个巨大的技术挑战。在这项研究中，我们首次证明了钨青铜相H0.53WO3（HWO）是一种非常理想的氢载体，具有与温度相关的高度还原原子氢释放和不同于分子氢的广谱RONS清除能力。此外，其独特的pH响应性生物降解性确保了病理部位的治疗后清除。在动物模型中用 HWO 治疗糖尿病伤口表明，固态原子 H 通过激活 M2 型巨噬细胞极化和抗炎细胞因子产生来促进血管形成，从而加速慢性伤口愈合。我们的研究结果显着扩展了氢治疗材料的基本类别，并为研究更多物理形式的氢物质作为临床疾病治疗的高效RONS清除剂铺平了道路。

Luo M, Wang Q, Zhao G, Jiang W, Zeng C, Zhang Q, Yang R, Dong W, Zhao Y, Zhang G, Jiang J, Wang Y, Zhu Q. Solid-state atomic hydrogen as a broad-spectrum RONS scavenger for accelerated diabetic wound healing. Natl Sci Rev. 2023 Oct 16;11(2):nwad269.

氢疗法是一种新兴且有前途的治疗方法，用于治疗各种疾病，如癌症、炎症性肠病、阿尔茨海默病、缺血再灌注损伤和慢性糖尿病溃疡。这些条件涉及活性氧和氮物种 （RONS） 水平升高，包括过氧化氢 （H 2 O 2）、超氧阴离子 （•O2−）、羟基自由基（•OH）和过氧亚硝酸阴离子（ONOO−) [1-5]。针对多种RONS的广谱抗氧化剂维持细胞内氧化还原稳态，从而阻止与加重氧化损伤相关的疾病的发展和进展[6]。由于内源性分子 H 2 在代谢和病理调节中的生理功能，它可以很容易地扩散到细胞膜上并渗透到细胞器中以清除恶性 RONS——最终产物是无害的 H 2 O。

医用 H2即使在高浓度下也不会造成血液中毒的潜在风险，使其成为一种极具竞争力的生物安全抗氧化剂，可以替代任何可能引起副作用的药物， 或仅消除某些类型RONS的人工酶模拟物[7\u20129]。氢疗法也可以作为一种辅助疗法，以增强目前其他临床治疗的疗效。最近的研究证实了其通过减少促炎细胞因子风暴和降低呼吸道阻力来缓解呼吸困难和低氧血症来对抗COVID-19感染的可行性[10–12]。

尽管取得了令人鼓舞的进展，但由于缺乏理想的H2载体，现有氢疗法的疗效仍然停滞不前。非侵入性给药方式，如含 H 2 的空气、水和盐水很容易被吸收，但 H2 分子往往会在身体的循环系统中漫无目的地游荡，并可能在到达目标病灶之前耗尽。现在的主要挑战是在微观水平上开发精确的H2递送系统，以提高治疗效果。我们仔细研究了LiBH4和Mg（BH4）2等工业储氢材料的报告[13\u21214]。虽然氢含量很高，但直接用于生物医学是不可行的，因为H2的释放往往需要高温或高压作为驱动力，并伴随着严重的安全威胁[15]。取而代之的是，基于化学活性金属/非金属及其氢化物（例如Fe [3]、Mg [16,17]、CaH 2 [18]、PdH x [19,20]、H x TiO2 [21]、SiH x[22]、NH 3 BH3 [23]） 需要外源性刺激或与水和酸的剧烈反应。这些方法的另一个重要但被忽视的方面是上述材料的未知生物相容性，这是实际使用的关键优先事项。简而言之，氢气治疗的理想载体应表现出高氢负荷、控释、高效和多功能的 RONS 去除以及最后但并非最不重要的生物降解性的所有优点。以上每一项都至关重要，因为根据坎尼金定律，整体疗效通常由最薄弱的环节决定。

氢掺杂对金属氧化物电子和物理化学性质的影响已被广泛研究[24\u201225]，但固态原子H本身用于氢治疗的生物活性却被无意中探索。从热力学和化学动力学的角度来看，直接使用原子 H 比 H2 更有效，因为它具有高度还原性（−2.1 V vs.RHE）[26]，以及更小的尺寸，可增强体内深度以更好地清除RONS。不幸的是，由于H−H键的高解离能（约436 kJ/mol），将H2分子转化为孤立的原子H非常困难[27]。因此，我们的目标是从另一个起点提高氢治疗效果，通过寻找能够直接储存高度还原性原子H的替代载体。一个有前途的候选者是氢钨青铜，H x WO3 （0 <x< 1），这是一种 固态氢载体，其中 H 原子可以可逆地插入和提取。在电致变色器件[28,29]、氢转移催化剂[30,31]、H2燃料电池[32,33]和传感器[34,35]中使用HxWO 3作为电子-质子杂化导体引起了广泛关注，暗示了WO 3的可行性作为原子氢载体。此外，钨氧材料体系的生物相容性已得到广泛验证，进一步避免了生理排斥和处理后毒性的风险。在这项工作中，我们首次展示了氢钨青铜（H0.53WO3）集成了理想的氢治疗平台应具备的所有关键特征。H0.53WO3中沉积的H原子表现出较强的还原性，具有温度依赖性的可持续释放行为和广谱RONS清除能力（图1）。其独特的pH响应性生物降解性也确保了治疗后的清除率。此外，我们提出高度还原的原子 H 可以通过促进胶原蛋白沉积和通过巨噬细胞 M2 极化减少炎症来显着重塑糖尿病伤口微环境。这些过程加速血管生成，并最终加速糖尿病溃疡的伤口愈合过程（图1）。因此，可以预见的是，H0.53WO3——一种含有高度还原性氢原子的可生物降解物质，可作为高效广谱的RONS清除剂——可以调节炎症，同时促进慢性伤口的修复，从而为临床转化带来巨大的希望。

固态原子氢作为强广谱RONS清除剂及其在糖尿病伤口愈合中的治疗机制示意图。（a） HxWO3 作为原子氢的理想载体，可有效消除 RONS。（b） HxWO3 加速糖尿病伤口愈合的假设机制，包括 RONS 清除、抗炎、血管生成和胶原沉积。