Advanced Functional Materials: 一种用于克服MOFs载药局限性的普适性前药策略

金属有机框架材料(MOFs)因其超高的孔隙度和比表面积、结构多样性及可设计性在药物递送领域受到广泛关注。药物分子与MOFs之间的强相互作用力是实现其高载药量的必要条件,同时强相互作用有助于避免药物在MOFs降解前的不良泄露。然而,到目前为止,仅有少数含独特官能团(-COOH,-SO3H等)的药物分子能够与MOFs产生强相互作用并表现出理想的药物递送行为,这严重限制了MOFs作为有效药物载体的发展和应用。因此,发展普适性策略用于有效解决MOFs作为药物载体应用的局限性具有重要意义。

近期,山东大学药学院栾玉霞教授课题组提出一种普适性前药策略用于克服MOFs载体载药的局限性:利用前药中特殊官能团的“拖拽效应”解决MOFs包载非强相互作用药物载药量低的缺点。本研究中,研究者利用pH响应性降解的金属有机框架ZIF-8作为载体,选取与ZIF-8无强相互作用的抗肿瘤药物阿糖胞苷(Ara)作为模型药物,将Ara与近红外染料新吲哚菁绿IR820共价结合获得集荧光成像、光热治疗、化学治疗于一体的多功能前药。令人兴奋的是,由于Ara-IR820中磺酸基团与ZIF-8中锌离子的强相互作用,前药分子可以有效的被ZIF-8捕获,显著改善载体对Ara的载药能力。该荷载前药的ZIF-8表面进一步被透明质酸(HA)修饰功能化制得HA/Ara-IR820@ZIF-8纳米粒。结合体内、外实验结果,该基于小分子前药的金属有机框架纳米粒展示出较高的载药量和良好的pH响应性释药行为以及肿瘤细胞主动靶向功能,从而实现了理想的药物递送。此外,与游离药物相比,HA/Ara-IR820@ZIF-8纳米粒具有荧光成像介导的联合化疗和光热治疗的抗肿瘤能力,发挥出更强的治疗效果,在肿瘤治疗方面具有广阔的应用前景。这项工作为解决MOFs的载药局限性问题提供了新思路,研究者相信,通过合理设计前药可以实现MOFs作为一种通用药物载体用于生物医药等领域。相关论文发表在Advanced Functional Materials(DOI:10.1002/adfm.201802830)上。