沸石咪唑骨架（ZIF-8）的研究進(jìn)展

楊陳陽

【摘?要】沸石咪唑骨架（ZIF-8），作為一種新型多孔材料，是由鋅離子和2-甲基咪唑組建而成，并具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，包括高孔隙率、良好的結(jié)構(gòu)規(guī)則性、可調(diào)節(jié)的表面功能性和固有的酸堿度誘導(dǎo)的生物降解性。在這篇綜述中，我們將ZIF-8的最新進(jìn)展總結(jié)為用于裝載各種分子的納米載體，包括化療藥物、光敏劑和光熱試劑來制備用于協(xié)同治療癌癥的多功能納米復(fù)合材料。此外，將強(qiáng)調(diào)這一領(lǐng)域的挑戰(zhàn)和未來的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】沸石咪唑骨架;納米載體;癌癥

一、前言

當(dāng)今世界，癌癥仍然威脅著人類健康。雖然許多抗癌藥物已經(jīng)被制備并用于癌癥治療，但是他們效果甚微，主要是由于小腫瘤早期診斷比較困難和腫瘤的侵襲性較強(qiáng)。納米醫(yī)學(xué)的快速發(fā)展為癌癥治療開辟了新的領(lǐng)域，并帶來了巨大的希望，納米載體的設(shè)計(jì)提高了抗癌治療的效率并降低了毒性和副作用。與其他金屬有機(jī)框架材料的獨(dú)特功能相比ZIF-8具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）ZIF-8具有卓越的化學(xué)和熱穩(wěn)定性，高表面積，和可忽略的細(xì)胞毒性。但是，在酸性條件下（酸堿度5.0-6.0）它容易分解，這有利于抗癌藥物的酸堿度控制傳遞和釋放[1]。（2）ZIF-8可以作為理想的可調(diào)節(jié)材料，由于其在合成過程中的尺寸可調(diào)并可以形成獨(dú)特的三維內(nèi)部空隙[2]。（3）ZIF-8能夠嵌入多種生物大分子，如酶、DNA和蛋白質(zhì)。ZIF-8不僅能防止生物大分子的泄漏，還能保持其生物活性[3-5]。目前，各種治療模式包括化學(xué)療法，光動(dòng)力療法（PDT），光熱療法（PTT），化學(xué)動(dòng)力療法療法（CDT）、免疫療法等。然而，癌癥的發(fā)生和發(fā)展是一個(gè)涉及多種因素的復(fù)雜生物過程。它有一個(gè)高度復(fù)雜的監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)和各種各樣的逃避凋亡的機(jī)制。因此，單一療法的效果仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能令人滿意，而且多種模式的協(xié)同治療是當(dāng)前的常規(guī)臨床抗癌治療模式。在這種情況下，ZIF-8已被證明是有用的構(gòu)建用于多模式協(xié)同癌癥治療的放射治療納米平臺(tái)。因此，在這篇綜述中，我們將總結(jié)ZIF-8作為負(fù)載納米載體的研究進(jìn)展各種分子包括化療藥物、光敏劑和光熱劑來制造用于協(xié)同癌癥治療的多功能納米復(fù)合材料。

二、協(xié)同化療和光療法

2.1、協(xié)同化療和光熱療法

PTT利用光熱轉(zhuǎn)換劑將光能（通常是近紅外光）轉(zhuǎn)換成熱量，導(dǎo)致周圍環(huán)境局部過熱，誘發(fā)癌細(xì)胞死亡。然而，在PTT的過程中，腫瘤內(nèi)熱量的不均勻分布可能導(dǎo)致腫瘤轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)，因此必須實(shí)現(xiàn)協(xié)同化學(xué)-光熱療法。例如銅硫族化合物如CuS，Cu9S5，和CuFeS2有良好的近紅外吸（650-900nm），光穩(wěn)定性和低毒性，所以它們可以作為優(yōu)秀的光熱劑并將硫化銅納米粒子整合到ZIF-8的框架中，進(jìn)而將整合近紅外光譜光/低酸堿度觸發(fā)釋放和化學(xué)光熱治療融入一個(gè)系統(tǒng)。王等人將CuS納米粒子整合到ZIF-8的框架中以整合近紅外光譜光/低酸堿度觸發(fā)釋放和化學(xué)光熱將治療整合到一個(gè)系統(tǒng)中。在試驗(yàn)過程中ZIF-8號(hào)的框架在近紅外激光照射時(shí)pH值為7.4時(shí)可被分解[6]。除阿霉素外，其他化療藥物也可用于聯(lián)合ZIF-8。槲皮素就是其中之一治療各種癌癥的有希望的候選藥物幾乎沒有毒副作用。為此，姜等人設(shè)計(jì)了一種新FA–BSA/CuS@ZIF-8-QT系統(tǒng)。超小型硫化銅納米粒子與2-甲基咪唑和Zn2+直接形成CuS@ZIF-8納米粒子。然后將QT加載到ZIF-8號(hào)的孔結(jié)構(gòu)中。為了獲得主動(dòng)靶向能力和提高口服給藥系統(tǒng)的生物利用度，葉酸-牛血清白蛋白綴合物用于穩(wěn)定CuS@ZIF-8-QT，顯示出增強(qiáng)的治療效果[7]。

2.2、協(xié)同化療和光動(dòng)力學(xué)療法

PDT也是一種重要的光療模型。它利用光敏劑分子吸收適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)能量并向周圍的氧分子轉(zhuǎn)移能量進(jìn)而產(chǎn)生能夠殺死癌細(xì)胞的物質(zhì)。例如楊等設(shè)計(jì)了fe3o4/-ZIF-8-Au25納米球，其中包封的Fe3O4納米晶體不僅在近紅外光照射下產(chǎn)生高溫效應(yīng)，而且還具有磁靶向和磁共振能力成像。同時(shí)，附加的超小型Au25（SR）18團(tuán)簇（約2.5nm）可作為光敏劑產(chǎn)生高活性單線態(tài)氧（1O2）的光動(dòng)力療法。因此，這種納米平臺(tái)表現(xiàn)出高生物相容性和優(yōu)于任何單一療法的增強(qiáng)的協(xié)同光動(dòng)力療法和光動(dòng)力療法治療效果[8]。

三、協(xié)同化療-光療和免疫療法

免疫療法，它可以通過身體自身特異性識(shí)別和摧毀腫瘤免疫系統(tǒng)而不會(huì)對(duì)正常組織造成損害，它還能產(chǎn)生免疫記憶，因此具有持久的抗腫瘤效果，防止腫瘤復(fù)發(fā)。然而，它仍然有局限性重負(fù)荷治療實(shí)體瘤的療效，并且在去除小的或擴(kuò)散的腫瘤時(shí)更有效因此，免疫療法通常作為輔助療法與其他傳統(tǒng)療法相結(jié)合改善綜合治療的治療方法影響和預(yù)防腫瘤的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移腫瘤。楊等人提出了一種簡(jiǎn)單的一鍋法將多種治療劑裝載到ZIF-8中用于協(xié)同作用化療-光療和免疫療法。在這個(gè)案例，這種策略解決了諸如繁瑣裝載、容量有限以及緩慢和不可控藥物釋放。此外，腫瘤的復(fù)發(fā)/轉(zhuǎn)移被有效的免疫抑制CpG誘發(fā)的記憶。此外，二氧化錳可以與腫瘤微環(huán)境中的谷胱甘肽（TME）作用釋放Mn2+。這種“一體化”系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)磁共振成像引導(dǎo)下化療、光療和免疫治療同時(shí)抗腫瘤和抗復(fù)發(fā)/轉(zhuǎn)移[9]。

四、結(jié)論

總之，ZIF-8作為新型納米載體提供了新的途徑用于構(gòu)建腫瘤協(xié)同治療的通用納米平臺(tái)。與化療-光療模型相比，其他腫瘤的綜合治療方法仍處于探索階段。特別是免疫療法，作為一種新的治療方法方法，近年來備受關(guān)注。與其他療法不同，它的原理是消除癌細(xì)胞從根本上通過刺激機(jī)體的免疫功能和增強(qiáng)癌細(xì)胞的免疫識(shí)別功能。因此，ZIF-8與免疫療法的聯(lián)合值得進(jìn)一步研究。

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（作者單位：江西科技師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院）