Nano-Micro Letters:用于癌癥診斷和治療的納米級共價有機框架的最新進展
一、文章概述
共價有機骨架 (COF) 作為一種多孔結晶共價有機聚合物，由共價連接和周期性排列的有機分子構成。它們的精確組裝、明確定義的配位網絡和可調節的孔隙率賦予 COF 多種特性，例如低密度、高結晶度、多孔結構、大比表面積以及可在分子上進行調節的多功能功能和活性位點等。這些獨特的性質使它們成為生物醫學應用的絕佳候選材料，可以用于藥物輸送、診斷成像和疾病治療等領域，COF中的組分、尺寸和負載的客體分子對其在各種應用中的性能有很大影響。在這篇綜述中，我們首先介紹了尺寸、構建塊和合成條件對化學穩定性、孔結構以及與 COF 客體分子的化學相互作用的影響；然后，總結了COFs在癌癥診斷和治療中的應用；最后，指出了COFs在癌癥治療中的一些挑戰，并提出了未來需要解決的問題。
二、圖文導讀
圖1 .COFs材料分類。
圖2 .具有不同化學穩定性的 COF材料。（a）二元、三元和四元COF的構建及其堆疊模式。（b）剛性和彎曲HBC節點的示意圖及其在硼酸酯 COF 中的結合以獲得具有波浪及互補結構的Marta-COF-1，該結構引導COF層的堆疊。（c）無烷基的普通骨架，暴露于惡劣環境后結構會坍塌，而具有烷基的疏水骨架，由于疏水基團的保護，該結構可以承受惡劣的環境。
圖3 .（a）具有不同的孔結構的COFs和與客體分子的化學相互作用。Ⅰ由未修飾的邊緣構建的互穿微孔框架；Ⅱ由部分裝飾的邊緣構成的非互穿介孔框架，其中在去除客體分子后會發生孔隙收縮或塌陷；Ⅲ由高度裝飾的邊緣創建的非互穿介孔框架，其中在去除客體分子后可以完全保持孔隙。（b）NUS-30 從塊狀層狀粉末到超薄二維納米片的變溫氣體剝離示意圖。（c）Ⅰ雙重互通的PTS網絡；Ⅱ從A軸看空間填充模型；Ⅲ從 C 軸看空間填充模型。
圖4.用于藥物遞送的 COF。（a）載藥F68@SS-COFs的制備及其細胞內GSH響應性藥物釋放的示意圖。（b）載藥F68@SS-COFs的制備及其細胞內GSH響應性藥物釋放的作用機理圖。（c） 納米復合材料制備及體內癌癥治療過程的示意圖。
圖5. 用于搭載PDT的COF材料。（a）制備工藝（Ⅰ）和ICG@COF-1@PDA納米片的光免疫治療活性（Ⅱ）。（b）COF -PEG納米點的制備過程。（c）2D CON 制備和體內癌癥治療的示意圖。（d）圖解說明THPPpf-PEG的合成路線和PFCE負載。
圖6 COF 光療示意圖。
圖7.用于成像和診斷的COF。（a）基于p-COF的適配體傳感器用于檢測EGFR或MCF-7細胞的示意圖，包括1）p-COF的制備；2）適配體鏈的固定；以及3）EGFR或MCF-7的檢測細胞。（b）ⅠFA-Pd NPs/CMC-COF-LZU1 的合成過程示意圖；Ⅱ用于癌細胞成像的雙功能 FA-Pd NPs/CMC-COF-LZU1 的示意圖。（c）ⅠCOF納米平臺 UCCOFs-1 的設計和合成示意圖；ⅡNIR 激發的原位自報告 PDT 過程的示意圖。
三、全文總結
在這篇綜述中，我們概述了最近COF材料應用于癌癥診斷和治療方面的突破。鑒于其多功能性和理化性質，COFs 在癌癥診斷和治療中顯示出獨特的優勢，尤其是在藥物遞送、光療（包括 PDT 和 PTT）、生物傳感和生物成像方面。憑借其高表面積和多孔性質，COF在將抗腫瘤藥物輸送到所需位置也顯示出獨特的優勢。對于PDT和PTT，COFs不僅可以作為 PSs 或 PTAs 的載體，而且由于其高光吸收截面、π共軛和多功能結構，還可以作為 PSs 或 PTAs的光敏基團。COFs可以有效避免π-π堆積引起的PSs的湮滅，具有良好的熱穩定性、高接觸面積和光利用率。這些特性還有助于 COF 在生物成像和診斷以及成像引導治療中發揮作用�？偠灾�，與其他多孔納米材料相比，納米級 COFs 在癌癥診斷和治療領域表現出獨特的優勢。與其它大多數多孔納米材料僅作為藥物遞送的非活性載體并僅通過合成后功能化實現其他功能不同，COF本身固有的電、磁和光學特性可直接用于治療目的，藥物遞送及其他治療方式（包括光療和免疫治療）的協同作用，這可以解決癌癥治療的許多挑戰，包括早期診斷困難、耐藥性、復發和轉移。
文章鏈接：
https://doi.org/10.1007/s40820-021-00696-2
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