原位聚合策略讓MOF 成為抗癌“穿山甲”
文章簡介：
MOFs具有結構可控性、孔隙率可調性和易功能化修飾等優勢，使其成為納米藥物的良好載體，但其生理穩定性較差，嚴重限制了在生物醫學方面的應用。鋅基MOFs在水中穩定性很差，尤其是在酸性水緩沖液中。鎬基MOFs對含磷酸鹽的緩沖液非常敏感，如磷酸鹽緩沖鹽水(PBS)和RPMI-1640培養基，兩者都有較高的磷酸鹽離子濃度，這一敏感性是由于Zr離子和客體磷酸鹽離子之間有較強的結合親和力。而無金屬的COFs穩定性強，但生物相容性很差，不適宜用于生化研究。
為了促進MOFs的生物應用，MOFs納米顆粒的外表面功能化通過在不飽和金屬位點上的配位結合、與預功能化連接物的共價結合以及配體交換已經實現。盡管外表面功能化已取得成功，但迄今為止僅有少數易操作和可推廣的刺激響應性細胞內藥物釋放系統。雖然磷酸鹽離子可以引發許多Zr基MOFs的分解，但以均勻多孔的MOFs納米顆粒為載體的磷酸鹽響應藥物遞送系統尚未見報道，因為生理上的磷酸鹽離子對MOFs的分解是不可控制的，尤其是在體內環境中。因此，Zhantong Wang等人設計了一種生理穩定性高、磷酸鹽刺激響應功能強的ZrMOF使得MOFs在生物醫學應用上更進一步。
新型MOFs納米顆粒原位聚合策略，即用功能化的聚合物包裹納米顆粒，不僅為包裹的納米顆粒提供內在穩定性，而且為納米顆粒提供一種刺激響應性分解機制。作者為了將不同單體的功能聚合物包裹在MOF納米顆粒表面，首先在MOFs表面用BMAP固定，再引入自由基引發劑AIBN，在BMAP上引發聚合反應后形成表面涂層，從而制備不同聚合物保護的MOFs。
作者利用FTIR、NMR 和XRD圖譜表征了不同聚合物成功包裹的MOFs納米顆粒，并采用TEM圖探究了不同MOF納米顆粒在不同緩沖液中的穩定性，可以看出包裹聚合物后穩定性明顯提高。
ZrMOF在細胞培養基中的穩定性非常重要，在進行細胞活力研究時必須加以考慮，因此進一步測試了ZrMOF-only、ZrMOF-PAA和ZrMOF-PAC在常用細胞培養基RPMI-1640中的穩定性，而ZrMOF-PAC是三種包裹型ZrMOF中最穩定的。
MOFs納米顆粒表面聚合物不僅增加了其在緩沖液和介質中的穩定性，而且還提供了刺激反應藥物傳遞等功能。作者使用負載化療藥物順鉑的ZrMOF-PAC進行細胞內藥物遞送實驗，首先證明了ZrMOF-PAC的GSH-刺激響應性，這是由于GSH是啟動PAC分解的觸發器。在有GSH的情況下，根據ICP分析可以看到從ZrMOF-PAC中釋放了50%的順鉑，20%的順鉑由于磷酸離子蝕刻和ZrMOF的分解而逐漸釋放；而沒有GSH的情況下，順鉑隨時間逐漸釋放，與GSH觸發的ZrMOF-PAC相比近30%的順鉑被困在ZrMOF-PAC納米顆粒內。其次，用MTT檢測ZrMOF的抗癌活性，研究發現沒有PAC包裹時，buffer清洗后負載的順鉑嚴重滲漏，癌癥治療效果相對較差；而聚合物包裹的ZrMOF- PAC可防止順鉑從納米ZrMOF中泄露，保證藥物的有效傳遞。細胞攝取后，癌細胞內的高水平GSH分解了ZrMOF表面的交聯PAC聚合物，使得順鉑從MOF順利釋放。同時細胞內的磷酸鹽離子蝕刻ZrMOF，加速藥物釋放，從而顯示出更好的癌細胞治療效果。
總結語：作者設計了一種新型MOFs原位聚合策略，使不同納米尺寸的MOFs (ZrMOF、MIL-101、ZIF-8和Uio-66)在體內外生理條件下的穩定性顯著增強，特別是在磷酸鹽溶液中。原位聚合使前藥既能增加納米MOFs的穩定性，又能在細胞內響應釋放藥物，提供了一個穩定、高效和安全的藥物傳遞平臺。磷酸鹽等緩沖液介質對MOFs的影響，為我們材料合成和應用中出現問題的解決提供了新的思路。
備注：推文中所有圖表摘自原文，本文僅對文獻點評學習（水平有限，若有錯誤，敬請原諒）。
信息來源：高樂 ZhanGroup
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MOFs具有結構可控性、孔隙率可調性和易功能化修飾等優勢，使其成為納米藥物的良好載體，但其生理穩定性較差，嚴重限制了在生物醫學方面的應用。鋅基MOFs在水中穩定性很差，尤其是在酸性水緩沖液中。鎬基MOFs對含磷酸鹽的緩沖液非常敏感，如磷酸鹽緩沖鹽水(PBS)和RPMI-1640培養基，兩者都有較高的磷酸鹽離子濃度，這一敏感性是由于Zr離子和客體磷酸鹽離子之間有較強的結合親和力。而無金屬的COFs穩定性強，但生物相容性很差，不適宜用于生化研究。
為了促進MOFs的生物應用，MOFs納米顆粒的外表面功能化通過在不飽和金屬位點上的配位結合、與預功能化連接物的共價結合以及配體交換已經實現。盡管外表面功能化已取得成功，但迄今為止僅有少數易操作和可推廣的刺激響應性細胞內藥物釋放系統。雖然磷酸鹽離子可以引發許多Zr基MOFs的分解，但以均勻多孔的MOFs納米顆粒為載體的磷酸鹽響應藥物遞送系統尚未見報道，因為生理上的磷酸鹽離子對MOFs的分解是不可控制的，尤其是在體內環境中。因此，Zhantong Wang等人設計了一種生理穩定性高、磷酸鹽刺激響應功能強的ZrMOF使得MOFs在生物醫學應用上更進一步。
新型MOFs納米顆粒原位聚合策略，即用功能化的聚合物包裹納米顆粒，不僅為包裹的納米顆粒提供內在穩定性，而且為納米顆粒提供一種刺激響應性分解機制。作者為了將不同單體的功能聚合物包裹在MOF納米顆粒表面，首先在MOFs表面用BMAP固定，再引入自由基引發劑AIBN，在BMAP上引發聚合反應后形成表面涂層，從而制備不同聚合物保護的MOFs。
作者利用FTIR、NMR 和XRD圖譜表征了不同聚合物成功包裹的MOFs納米顆粒，并采用TEM圖探究了不同MOF納米顆粒在不同緩沖液中的穩定性，可以看出包裹聚合物后穩定性明顯提高。
MOFs納米顆粒表面聚合物不僅增加了其在緩沖液和介質中的穩定性，而且還提供了刺激反應藥物傳遞等功能。作者使用負載化療藥物順鉑的ZrMOF-PAC進行細胞內藥物遞送實驗，首先證明了ZrMOF-PAC的GSH-刺激響應性，這是由于GSH是啟動PAC分解的觸發器。在有GSH的情況下，根據ICP分析可以看到從ZrMOF-PAC中釋放了50%的順鉑，20%的順鉑由于磷酸離子蝕刻和ZrMOF的分解而逐漸釋放；而沒有GSH的情況下，順鉑隨時間逐漸釋放，與GSH觸發的ZrMOF-PAC相比近30%的順鉑被困在ZrMOF-PAC納米顆粒內。其次，用MTT檢測ZrMOF的抗癌活性，研究發現沒有PAC包裹時，buffer清洗后負載的順鉑嚴重滲漏，癌癥治療效果相對較差；而聚合物包裹的ZrMOF- PAC可防止順鉑從納米ZrMOF中泄露，保證藥物的有效傳遞。細胞攝取后，癌細胞內的高水平GSH分解了ZrMOF表面的交聯PAC聚合物，使得順鉑從MOF順利釋放。同時細胞內的磷酸鹽離子蝕刻ZrMOF，加速藥物釋放，從而顯示出更好的癌細胞治療效果。
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