蘇州納米所裴仁軍團隊在卟啉基MOF設計合成與腫瘤治療取得進展

2020-07-30 小材科研

金屬-有機骨架（MOFs）材料作為周期性網絡結構的晶體材料，具有表面積大、微介孔結構、組成及孔徑可調等優點，不僅在非線性光學、氣體吸附、催化等領域表現出優異的性能，而且在生物醫學領域的應用潛能也逐漸引起了人們的關注，成為近年來最引人注目的前沿材料之一。到目前為止，儘管文獻已經報導了一些卟啉有機配體的MOFs材料，然而對其生成機制、生物醫學應用等方面都還需要進一步的深入研究。

中科院蘇州納米所裴仁軍研究團隊對卟啉基MOFs的設計合成、生成機制以及應用於腫瘤的光動力治療方面進行了系統的研究。該團隊研究發現中-四（4-羧基苯基）卟吩（TCPP）內環的中心金屬配位在MOFs的設計合成過程中扮演著不可忽視的作用，這種卟啉內環的中心金屬配位會極大影響MOFs材料的形貌和化學性質。首先他們構建了未發生中心金屬配位的卟啉基Gd-TCPP MOFs納米片（圖1a），並證實了其高的單線態氧產率（Chem. Mater. 2018, 30, 7511）。然而卟啉內環中心配位之後，即使是氫質子，也會明顯改變MOFs的形貌和紫外-可見吸收（圖1b和1c），基於這一結果，初步提出了卟啉中心金屬配位的效果（Nanoscale 2019, 11, 12250）。

蘇州納米所裴仁軍團隊在卟啉基MOF設計合成與腫瘤治療取得進展

圖1.（a）Gd-TCPP和（b）Gd-(H2TCPP)2+的SEM圖，（c）紫外-可見吸收。

在此基礎上，該團隊在苯甲酸的輔助下設計合成了中心銅金屬配位的卟啉基Cu-TCPP(BA) MOFs微米薄片（圖2），證實了這種中心金屬配位的卟啉能夠降低層層之間的H堆積和J聚集，並引起MOFs的各向異性生長。該研究揭示了其生長機理，詳細闡述了卟啉中心金屬配位的作用，為合成超薄的具有微米尺寸的MOF材料提供了可行的策略（J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 10331）。

蘇州納米所裴仁軍團隊在卟啉基MOF設計合成與腫瘤治療取得進展

圖2. Cu-TCPP(BA)的（a）紫外-可見吸收，（b）TEM，（c）元素映射和（d）AFM圖。

裴仁軍研究團隊方向之一是建立和優化核酸適配體的篩選平臺，實現對蛋白、細胞、小分子等靶標的高親和力和高特異性適配體的篩選和驗證。核酸適配體是指通過指數富集的配體系統進化技術（SELEX）篩選得到的單鏈DNA或者RNA分子，具有分子量小、穩定性好、易修飾、易合成、免疫原性低等優勢，因此在生化分析、疾病診斷和治療等方面展示出廣闊的應用前景。

最近該團隊利用兩相界面的方法，避開了卟啉的中心金屬配位，獲得了FeTCPP/Fe2O3 MOFs納米材料。該粒子可以催化分解腫瘤細胞中存在的H2O2來產生羥基自由基，同時克服乏氧環境，促進1O2的形成，提高PDT作用。利用RBCs膜對MOFs進行偽裝，提高血液循環和體內組織駐留時間，以AS1411適配體進行修飾，實現MOFs在腫瘤區域的高富集（圖3）。RBCs膜的包封以及AS1411適配體的靶向作用增強了MOFs納米粒的在腫瘤部位的富集能力，提高了PDT效果，降低了副作用。該研究為促進MOFs納米材料在生物醫學領域的應用提供了新的思路。（ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 23697）。

蘇州納米所裴仁軍團隊在卟啉基MOF設計合成與腫瘤治療取得進展

圖3. FeTCPP/Fe2O3 MOFs的RBCs膜包封及AS1411適配體的修飾。

這些工作揭示了卟啉內環的中心金屬配位對MOFs結構的部分影響，進一步闡述了MOFs材料的生成機制，提供了設計合成MOFs材料一些方法，並對其提高腫瘤的光動治療效果提出了新的策略。這些工作得到了國家自然科學基金、江蘇省自然科學青年基金和中國博士後科學基金的支持。趙嶽五博士為上述文章的第一作者，通訊作者為王金娥副研究員和裴仁軍研究員。

來源：蘇州納米所

論文連結

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.8b02467

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/nr/c9nr02463h#!divAbstract

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c04442

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c04363

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