東北師范大學(xué)新研究登上Cell頭條：腫瘤微環(huán)境驅(qū)動的可植入電池，監(jiān)測并治療術(shù)后腫瘤復(fù)發(fā)

撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

日前，東北師范大學(xué)的一項新研究登上了Cell Press頭條。

該研究以： A TME-powered implantable battery for visual monitoring and electrochemical immunotherapy of postoperative tumor recurrence 為題，于 2026 年 7 月 8 日發(fā)表于 Cell 新子刊Cell Press Blue。東北師范大學(xué)王春剛教授為論文通訊作者，Jia Hongfeng為論文第一作者。

該研究開發(fā)了一種由腫瘤微環(huán)境（TME）驅(qū)動的可植入電池，用于術(shù)后腫瘤復(fù)發(fā)的視覺監(jiān)測和電化學(xué)免疫治療。

術(shù)后腫瘤復(fù)發(fā)是腫瘤治療領(lǐng)域面臨的主要臨床難題，其不可預(yù)測性持續(xù)威脅著患者的長期生存。目前，長期預(yù)防性藥物治療受限于療效下降和累積毒性，影響了患者的生活質(zhì)量。此外，現(xiàn)有的早期檢測技術(shù)對微小或早期復(fù)發(fā)病灶的敏感性不足，導(dǎo)致腫瘤往往在明確病灶形成后才被發(fā)現(xiàn)，錯過了最佳干預(yù)時機。復(fù)發(fā)風(fēng)險的不可預(yù)測性與長期治療帶來的負(fù)擔(dān)，使患者承受顯著的心理壓力，從而形成“疾病-治療-心理”的惡性循環(huán)。因此，突破這些瓶頸，實現(xiàn)腫瘤的實時可視化監(jiān)測與精準(zhǔn)治療，具有重要意義。

近年來，腫瘤微環(huán)境（TME）的特征性改變?yōu)楸O(jiān)測和治療復(fù)發(fā)提供了新的思路。值得注意的是，由異常的腫瘤細(xì)胞代謝所引發(fā)的細(xì)胞外酸中毒，是復(fù)發(fā)啟動過程中的關(guān)鍵早期事件。與正常組織不同，癌細(xì)胞代謝在早期就會形成獨特的酸性微環(huán)境。這些動態(tài)的酸堿變化可在臨床上可檢測病灶出現(xiàn)之前，作為潛在的生物標(biāo)志物，為復(fù)發(fā)預(yù)警提供至關(guān)重要的超早期信號。此外，這種酸性微環(huán)境對腫瘤增殖和穩(wěn)態(tài)破壞至關(guān)重要，會顯著影響分子相互作用和生理過程，通過體細(xì)胞選擇促進(jìn)癌細(xì)胞存活、逃逸免疫凋亡以及產(chǎn)生耐藥性。酸中毒還會直接抑制免疫細(xì)胞的活化和增殖。因此，紊亂的酸性微環(huán)境正逐漸成為監(jiān)測復(fù)發(fā)和抑制腫瘤生長的關(guān)鍵靶點。

遺憾的是，腫瘤早期復(fù)發(fā)期間的酸性微環(huán)境在嚴(yán)重程度和分布特征上，往往與晚期階段常見的典型酸性病灶有所不同。這種異質(zhì)性給該特定階段的精準(zhǔn)識別和靶向干預(yù)帶來了重大挑戰(zhàn)。此外，目前尚缺乏能夠有效逆轉(zhuǎn)酸中毒且具有腫瘤特異性靶向能力的治療策略，這進(jìn)一步限制了抑制惡性進(jìn)展干預(yù)措施的療效。因此，開發(fā)能夠特異性響應(yīng)早期復(fù)發(fā)中細(xì)微酸性信號并實現(xiàn)精準(zhǔn)干預(yù)的方法，對于有效抑制腫瘤再生至關(guān)重要。

在這項新研究中，研究團隊提出了一種利用腫瘤微環(huán)境（TME）作為內(nèi)源性能量來源為植入式電池供電的解決方案，從而實現(xiàn)術(shù)后主動監(jiān)測與治療。該方法采用一種對刺激響應(yīng)的可充電電池，其高熵 MnO? 陰極能夠捕獲腫瘤微環(huán)境（TME）中的酸堿度（pH）變化所產(chǎn)生的化學(xué)能，驅(qū)動自充電反應(yīng)。這一由 TME 供能的過程同時點亮警示指示燈，便于直觀監(jiān)測復(fù)發(fā)情況及治療進(jìn)展。在運行過程中，電池消耗過量的氫離子以調(diào)控 TME 的 pH 至正常水平，以重塑免疫抑制性微環(huán)境，并促進(jìn)抗腫瘤的 M1 型巨噬細(xì)胞極化。同時釋放的鋅離子和活性氧（ROS）通過多通路殺傷機制進(jìn)一步激活全身性抗腫瘤免疫反應(yīng)。

用于腫瘤復(fù)發(fā)早期監(jiān)測與治療的敏感pH響應(yīng)型自充電電池

該研究的亮點：

• 構(gòu)建了對弱酸性 TME 具有敏感響應(yīng)的高熵電極；

• 實現(xiàn)了電化學(xué)觸發(fā)的腫瘤免疫治療；

• 開發(fā)了腫瘤復(fù)發(fā)的可視化監(jiān)測方案。

總的來說，這一自給式系統(tǒng)由腫瘤微環(huán)境（TME）直接供電，可實現(xiàn)集成的實時視覺監(jiān)測與同步治療，為術(shù)后腫瘤復(fù)發(fā)管理提供了新策略。

論文鏈接：

https://www.cell.com/cell-press-blue/fulltext/S3051-3839(26)00050-2