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ZIF纳米粒:一种新型金属-有机骨架结构药物递送载体

目前有越来越多具有特殊性质的新型化工材料被应用于生命科学与药物治疗领域,其中一类被称作“金属-有机骨架(Metal-Organic Framework,MOF)”的物质更是被誉为继沸石及介孔硅之后新一代的功能型材料。MOF以金属为核心、有机物为桥段,相互配位偶联形成巨大框架,从而获得特殊的孔道结构与可观的比表面积,在气体的储存与分离、化学反应的催化、废水杂质的净化、MRI成像等方面均具有重要应用。然而MOF在药物递送学科的发展尚处于刚刚起步的阶段,其本身的毒理学性质及在体内外的行为也严重缺乏相关研究。

ZIF纳米粒:一种新型金属-有机骨架结构药物递送载体
北京大学药学院张强课题组利用这种材料巨大的比表面积来装载药物分子氟尿嘧啶,设计出一种新型的载药系统:5-Fu@ZIF。其粒径约为200 nm,载药量高达21.1%,载药后纳米粒比表面积由1570 m2/g降低至110 m2/g,说明药物分子已成功填充至孔道内部。通过流式细胞技术及电子显微镜观察发现此纳米粒对生物膜具有较强的粘附能力,与细胞共孵育后超过60%的粒子会附着在细胞膜表面,若在高剂量下则会诱导膜损伤产生大量ROS产生细胞毒理作用。在动物模型中发现载药纳米粒进入小鼠体内后具有肺部靶向能力,静脉注射一周后肺组织内的纳米粒含量仍维持在50%以上,在肺癌的治疗领域具有巨大潜力。基于此建立了荷瘤小鼠肺转移模型,发现给药后纳米粒迅速聚集在肺部并粘附于病灶表面,继而响应肿瘤的微酸性环境在4 h内释放出超过80%的药物分子,迅速杀伤肿瘤细胞实现治疗效果,研究结果表明经过5-Fu@ZIF治疗后小鼠肺部肿瘤的生长明显受到抑制,动物生存率由12.5%上升至75%。

MOF类材料将有机组分与无机组分结合在了一起,从而具备许多独到的特点与优势。我们相信本文的工作为后续其他同类材料的毒理学研究提供了良好的方法学基础,对相关材料作为载体在药物传递系统中的研究提供了一定的思路与指导。

相关论文在线发表在Advanced Functional MaterialsDOI:10.1002/adfm.201504998)上;第一作者:李苏昕博士,通讯作者:张强教授,阳庆元教授。

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