室溫合成的納米尺度COFs用于光動力和光熱聯合治療
共價有機框架(COF)是近年來發展起來的一類有機晶態多孔材料1，并被廣泛用于催化、分離等領域。就生物醫學應用而言，COF至少具有以下優勢2：
首先，COF具有大直徑的規則孔道。得益于COF的長程有序結構，COF的孔道直徑通常大于20 Å。這顯然有利于裝載較大尺寸的功能分子，特別是具有大范圍共軛結構的有機染料(如酞菁、BODIPY、花菁等)。
其次，COF表面未反應的官能團使得COF容易進行表面功能化。從合成反應的角度而言，COF本質上是由具有活性官能團的有機單體之間的縮聚反應形成的，顯然會在末端保留來自單體的活性官能團(鍵合缺陷3)。原則上，這些鍵合缺陷可以進一步修飾以實現表面功能化。
最后，大多數COF不含金屬，可能具有更高的生物相容性，有效避免含金屬納米材料引起的潛在毒性。
但已報道的COF往往具有較大的顆粒尺寸(通常大于1 μm)，這使得COFs在生物醫學中的應用受到嚴重限制。納米尺度COF(NCOF)的報道并不多見。已經開發了一些方法制備NCOF，如聚合物輔助溶劑熱法4、大功率超聲剝離5,6、空間位阻誘導的化學剝離7,8、模板法9–11等。這些方法往往需要苛刻的合成條件，合成產量低，這使得關于NCOF腫瘤治療的報道非常少見。因此，在環境條件下大規模合成NCOF非常重要。
最近，我們在室溫條件下制備了粒徑~140 nm的NCOF納米顆粒，并通過“鍵合缺陷功能化”和主客體包封的方法分別將卟啉光敏劑和萘酞菁光熱劑修飾到NCOF平臺，實現腫瘤的光動力和光熱的聯合治療。
如圖1，在室溫下以1,3,5-三(4-氨基苯基)苯和2,5-二甲氧基苯-1,4-二甲醛為原料，借助乙酸和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，在乙腈溶劑中合成了亞胺鍵連接的納米尺度TPB-DMTP-COF(1)。與傳統的溶劑熱方法不同，這種方法不需要溶劑熱和惰性氣氛等嚴苛的反應條件，非常容易按比例放大到克級規模。COF-Por (2)是通過1上的自由端基–CHO與氨基卟啉(Por)光敏劑在1,4-二氧六環中反應得到的。將2浸入光熱劑萘菁氧釩(VONc)的N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)溶液中，可以容易地獲得主客體超分子系統VONc@COF-Por(3)。
圖1. 材料設計與合成。
(A) 材料設計的思維導圖。
(B) 合成示意圖。
如圖2，3中各個組分的結構關系如圖2A所示。所得納米材料的結構與光譜學性質進一步通過粉末X射線衍射、傅里葉變換ATR紅外光譜、順磁電子共振、紫外–可見吸收光譜、氮氣吸附與脫附實驗證實。
圖2. 材料表征。
(A) 材料結構示意圖。
(B) 克級規模的NCOF室溫合成。
(C) 粉末X射線衍射。
(D) 傅里葉變換ATR紅外光譜。
(E) 電子順磁共振。
(F, G) 紫外–可見吸收光譜。
(H) 氮氣吸附等溫線。
材料的微觀形貌和流體力學性質如圖3所示。納米顆粒具有~140 nm的均勻粒徑，較高的Zeta電位暗示其優異的分散性和膠體穩定性。
圖3. 微觀形貌與流體力學性質。
(A) 掃描電鏡與透射電鏡照片。
(B) 動態光散射和多分散系數。
(C) Zeta電位。
在化學環境中，檢測了紅色LED燈照射下的光動力性能(圖4)、808 nm激光器照射下的光熱性能(圖5)。數據表明，兩種光源獨立的負責光動力和光熱性質。重要的是，3的光熱轉換效率高達55.9%，這在基于卟啉、酞菁及其類似物的光熱體系中處于領先位置。
圖4 光動力性能。
(A) 誘導產生1O2的機理。
(B) DPBF探針檢測紅色LED誘導的1O2的生成。
(C,D,E) 不同光源照射下DPBF的紫外–可見吸收光譜。
圖5 光熱轉換性能。
(A) 光熱性質的濃度依賴性。
(B) 光熱性質的光功率密度依賴性。
(C) 不同光源照射時，分散液的熱成像。
(D) 不同光源照射時，分散液的溫度變化。
(E) 通過On-Off循環實驗驗證材料的光熱穩定性。
紅色LED誘導的光動力治療和808 nm激光誘導的光熱治療通過細胞水平的MTT實驗、鈣黃綠素-AM/碘化丙啶染色實驗、細胞劃痕實驗評估，證實聯合治療的優越性(圖6)。進一步的實驗結果表明所得納米材料對線粒體和溶酶體均有不同程度的損傷(圖7)。
圖6. 體外抗腫瘤活性。
(A) 細胞活力測定。
(B) 不同治療方法的IC50。
(C) 通過抑制劑驗證不同療法的聯合。
(D) 鈣黃綠素-AM/碘化丙啶染色實驗。
(E) 細胞劃痕實驗。
圖7. 激光共聚焦成像研究抗腫瘤機理。
(A) 利用SOSG熒光探針檢測細胞內1O2。
(B) 利用JC-1熒光探針評估細胞線粒體膜電位。
(C) 利用CM-H2ros熒光探針評估線粒體氧化應激。
(D) 利用AO熒光探針評估溶酶體膜完整性。
最后，還在動物實驗中評估了所得材料的抗腫瘤性能(圖8)。聯合治療幾乎完全治愈了荷瘤裸鼠，沒有不可恢復的皮膚損傷。
圖8. 異種移植物模型上的動物實驗。
(A) 動物實驗治療方案。
(B) 治療結束后的腫瘤照片。
(C) 腫瘤體積曲線。
(D) 治療結束后的腫瘤質量。
(E) 治療期間的動物體重。
信息來源:官群李延安董育斌
本信息源自互聯網僅供學術交流 如有侵權請聯系我們立即刪除
| 溫馨提示：蘇州北科納米供應產品僅用于科研，不能用于人體,不同批次產品規格性能有差異。網站部分文獻案例圖片源自互聯網，圖片僅供參考，請以實物為主，如有侵權請聯系我們立即刪除。 |
下一篇： 納米醫學產品1
