MOF材料在药物运输中的应用

MOF材料在药物运输中的应用第1页/共19页用于运送药物的任何给药途径，即口腔、鼻腔、皮肤、肺动脉或静脉注射，药物为了到达预期的作用部位一般要跨越多个生物屏障。此外，全身用药存在的关键问题为溶解性差，有限的稳定性、快速的药物的代谢和排泄，意外的副作用，以及缺乏选择性药物的生物利用度低，结果随着有效治疗无效结果。MOF材料能够特异性靶向病变组织，避免过早断裂和降解，促进更高数量的药物穿过细胞膜而转移。第2页/共19页第3页/共19页有两个主要方法来实现基于刺激反应的可触发药物释放：药物通过共价键连接到孔表面，可通过切割键或利用外部纳米载体的官能化表面形成可开盖的涂层，作为帽系统（即脂质双层，聚合物，寡核苷酸）或孔门控系统（即，蛋白质氧化铁NPs，AuNPs）。各种类似的外部和内部刺激如温度，pH，溶剂极性，分子识别，电场和磁场，以及光均可以触发药物释放。第4页/共19页MOF材料是在温和条件下，由配位作用以自组装的方式将金属离子与有机配体接连而成。MOF材料具有药物载体的性质，存在适用于包封药物的大孔径和孔表面积，可以同时实现高载药量和适宜的药物控制释放。药物包埋孔口修饰官能团在不同的外界条件下打开或关闭孔口药物控制释放MOF材料由于金属与配体间存在相对不稳定的配位键而具有生物可降解性，可以通过修饰手段携带多种功能基团；可以容易地调整颗粒组成，尺寸和形态以优化最终颗粒性质。第5页/共19页用Zn(NO3)·6H2O,对苯二甲酸，三乙胺制备MOF-5向MOF-5中载入辣椒素和5-氟尿嘧啶载药量=（MOF-5内药量/MOF-5总质量）*100%杨宝春等，高等学校化学学报2012年1月（33）26-31第6页/共19页4h时产生突释，辣椒素和5-FU的突释量分别为27.4%和32.6%.这是由药物扩散进入释放介质形成的。

平稳释放84h后，5-FU表现为突释量增大，这是由于有更多的辣椒素进入孔径，延长释药时间。第7页/共19页目前的小分子药物通常受限于其在整个身体中的非特异性分布，导致高剂量，快速清除，差的药代动力学和高副作用。纳米金属有机骨架材料（NMOF）已经用于递送抗癌药物和其他化学治疗剂。NMOF材料具有以下优点（1）本身无毒，无生理活性和生物相容性；（2）具有均匀可调的孔道，丰富的基团作为活性位点；（3）通过改性，对缓释进行调节使达到更好的效果。分类：亲水性药物载体、疏水性药物载体。JOSEPHDELLAROCCA,AccChemRes.2011Oct18;44(10):957–968第8页/共19页顺铂前药通过使用前药作为结构单元或通过在合成后将前药连接到骨架上而以特别高的水平掺入NMOF中。这些NMOF被封装在二氧化硅壳内并靶向癌细胞。体外测定显示，靶向的NMOF具有与顺铂相似的功效，而非靶向的NMOF具有较低的活性。几种不同的治疗分子以前所未有的水平装载在多孔铁羧酸盐NMOF中。NMOF显示持续的药物释放，没有爆发效应，并且体外测定显示纳米包封的药物具有与游离药物相似的功效。用于产生NMOF的组成可调性和温和合成条件应允许掺入其它成像和治疗剂以及它们在体内有效递送至靶细胞第9页/共19页MOF材料可以解决无机载体释放难控制，有机载体装载量不高的难题，可以通过控制释药速率来降低临床不期望的高峰血药浓度，避免血药浓度频繁波动或是控制血药浓度在较长时间内维持在有效浓度以上，从而提高药效，减少用药次数，实现药物缓慢释放。选自纳米孔洞金属-有机骨架药物缓释材料的设计与性质研究第10页/共19页MOF材料具有高孔隙率，高比表面积和强热稳定性，低毒性和生物相容性等特性。生物金属-有机骨架材料bio-MOF，在药物控释方面具有潜在的应用价值。药物分子与材料的结合能力，材料的孔径和类型，影响药物分子动力学释放。刘蓓廉源会李智陈光进化学学报ActaChimicaSinica2014,72(8）第11页/共19页影响药物分子吸附的因素（孔径）第12页/共19页第13页/共19页影响药物分子吸附的因素（孔隙率）第14页/共19页影响药物分子吸附的因素（力场）第15页/共19页结果表明：MOF材料结构对药物布洛芬分子的吸收和扩散有重大影响，其中，孔径小对药物分子的进入和扩散有很大的限制作用；孔隙率越大，材料对药物分子的吸附量及扩散系数越大；材料骨架的柔性或者刚性对扩散有极大影响。第16页/共19页在最好的情况下MOF材料，直到它的交付任务都应该是稳定的，意味着它们必须保证结构的完整性，直到它们达到靶点部位。完成任务后，它应该分解成小且无毒的单元被清除出身体，确保没有长期的毒性作用且具有较好的生物相容性。它们的高热，化学，机械稳定性赋予它们相对低的降解速率，这取决于颗粒的大小，功能化和孔隙形态以及二氧化硅的凝聚程