探索未知，納米所激發(fā)MOFs材料醫(yī)學(xué)應(yīng)用潛能
發(fā)布時(shí)間：2021-01-28 11:19:30 人氣：1926
金屬-有機(jī)骨架（MOFs）材料作為周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的晶體材料，具有表面積大、微介孔結(jié)構(gòu)、組成及孔徑可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，不僅在非線性光學(xué)、氣體吸附、催化等領(lǐng)域表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，而且在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用潛能也逐漸引起了人們的關(guān)注。
中科院蘇州納米所裴仁軍研究團(tuán)隊(duì)對(duì)卟啉基MOFs的設(shè)計(jì)合成、生成機(jī)制以及應(yīng)用于腫瘤的光動(dòng)力治療方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。該團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)中-四（4-羧基苯基）卟吩（TCPP）內(nèi)環(huán)的中心金屬配位在MOFs的設(shè)計(jì)合成過程中扮演著不可忽視的作用，這種卟啉內(nèi)環(huán)的中心金屬配位會(huì)極大影響MOFs材料的形貌和化學(xué)性質(zhì)。
首先他們構(gòu)建了未發(fā)生中心金屬配位的卟啉基Gd-TCPP MOFs納米片（圖1a），并證實(shí)了其高的單線態(tài)氧產(chǎn)率。然而卟啉內(nèi)環(huán)中心配位之后，即使是氫質(zhì)子，也會(huì)明顯改變MOFs的形貌和紫外-可見吸收（圖1b和1c），基于這一結(jié)果，初步提出了卟啉中心金屬配位的效果。
圖1.（a）Gd-TCPP和（b）Gd-(H2TCPP)2+的SEM圖，（c）紫外-可見吸收。
在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)在苯甲酸的輔助下設(shè)計(jì)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(shí)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，并引起MOFs的各向異性生長(zhǎng)。該研究揭示了其生長(zhǎng)機(jī)理，詳細(xì)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。
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(tuán)隊(duì)方向之一是建立和優(yōu)化核酸適配體的篩選平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白、細(xì)胞、小分子等靶標(biāo)的高親和力和高特異性適配體的篩選和驗(yàn)證。核酸適配體是指通過指數(shù)富集的配體系統(tǒng)進(jìn)化技術(shù)（SELEX）篩選得到的單鏈DNA或者RNA分子，具有分子量小、穩(wěn)定性好、易修飾、易合成、免疫原性低等優(yōu)勢(shì)，因此在生化分析、疾病診斷和治療等方面展示出廣闊的應(yīng)用前景。
最近該團(tuán)隊(duì)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(xì)胞中存在的H2O2來產(chǎn)生羥基自由基，同時(shí)克服乏氧環(huán)境，促進(jìn)1O2的形成，提高PDT作用。
利用RBCs膜對(duì)MOFs進(jìn)行偽裝，提高血液循環(huán)和體內(nèi)組織駐留時(shí)間，以AS1411適配體進(jìn)行修飾，實(shí)現(xiàn)MOFs在腫瘤區(qū)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(qiáng)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(jìn)MOFs納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的思路。
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(nèi)環(huán)的中心金屬配位對(duì)MOFs結(jié)構(gòu)的部分影響，進(jìn)一步闡述了MOFs材料的生成機(jī)制，提供了設(shè)計(jì)合成MOFs材料一些方法，并對(duì)其提高腫瘤的光動(dòng)治療效果提出了新的策略。
這些工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)青年基金和中國(guó)博士后科學(xué)基金的支持。趙岳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。
信息來源：中科院蘇州育成中心
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