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共价有机框架的构筑策略及其在肿瘤治疗中应用的研究进展
王超宇, 赵璐, 王科伟, 白云峰, 冯锋
应用化学    2023, 40 (7): 976-994.   DOI:10.19894/j.issn.1000-0518.230092
摘要   (312 HTML7 PDF (5772KB)(905)  

纳米医学要求制备具有多种响应功能或者靶向的药物(基因)递送载体,为此不断引入新的纳米材料。作为一类新兴的晶体多孔材料,共价有机框架(Covalent organic frameworks, COFs)具有高结晶度、孔径可调和表面结构易修饰等特点。COFs的框架结构完全由构建单元及反应类型决定,可以由框架化学原理进行设计以得到预期结构,结构表面暴露的活性端基使其可通过合成后修饰策略进行功能化,这些特点均扩大了COFs在纳米医学领域的适用性。本综述从不同反应类型的角度对COFs的制备策略进行简要讨论,并详细对COFs作为抗肿瘤剂和递送载体在肿瘤治疗中的应用进行整理分析,最后探讨了COFs在肿瘤治疗领域现有的问题并对其未来发展方向进行了展望。

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图10 (a) VONc@COF-Por的合成及PDT/PTT联合治疗作用机制示意图 124 ; (b) TA-COF-P@CT的合成及PDT/CT联合治疗作用机制示意图 107 ; (c) GA@PCOF@PDA的合成及PTT/PDT/CT联合治疗作用机制示意图 128 ;(d) CuS@COFs-BSA-FA/DOX的合成及CT/PTT/CDT联合治疗作用机制示意图 129
正文中引用本图/表的段落
PDT与PTT联合治疗在各种联合治疗中应用最为普遍且疗效最佳。2019年,Guan等[124]报道了一种将PSs卟啉共价连接和PTAs萘酞菁非共价负载到TAPB-DMTP COF的制备策略(图10a),合成的双模式治疗系统VONc@COF-Por在可见光(红色LED)和近红外光(808 nm激光)照射下表现出极高的1O 2生成和光热转换效率(55.9%)。实验结果表明,PDT/PTT联合治疗可有效抑制MCF-7肿瘤细胞增殖和转移。Gan等[125]将PTAs ICG通过 π- π堆积作用负载到2D COF纳米片,再由聚多巴胺(Polydopamine, PDA)包覆获得纳米系统ICG@COF-1@PDA。装载到COF-1中的ICG保留了优异的光学性能,具有良好的PDT和PTT性能,使得ICG@COF-1@PDA系统在808 nm照射下能够实现高效的抗肿瘤效果。
Ge等[107]将PSs Ce6和低氧响应性药物TPZ装载到含偶氮键的TA-COFs中,成功构建了一种具有低氧响应的复合材料TA-COF-P@CT(图10b)。当复合材料进入肿瘤后,缺氧环境使得COFs解体,药物从COFs中释放出来。在近红外光照射下,Ce6消耗氧气产生1O 2,导致胞内缺氧加剧,促使TPZ产生大量生物毒性的·OH。体外和体内实验表明,该PDT/CT双模式给药系统能有效杀伤肿瘤细胞,抑制肿瘤生长。
激光产生的非特异性加热和热扩散会导致患者疼痛并破坏周围正常的细胞和组织。为此,Feng等[128]将可抑制热休克蛋白产生和具有化疗功能的藤黄酸(Gambogic acid, GA)包封到COF-Por(在TAPB-DMTP COF上接枝氨基卟啉得到COF-por)中,开发了一种具有低温PTT、PDT和CT联合治疗效果的纳米复合材料GA@PCOF@PDA(图10c)。该复合材料通过抑制HSP90蛋白的表达来逆转肿瘤细胞的耐热性,从而在低温下(43 ℃)有效抑制原发性肿瘤及肿瘤转移。实验结果表明,在808和660 nm激光共同照射下复合材料表现出理想的联合治疗效果。
2023年,Wang等[129]通过原位封装法将CuS纳米颗粒包裹在TAPB-DMTP COF中制备了具有优异的光热效应和类Fenton催化活性的CuS@COF,并将DOX通过 π- π堆积作用负载到其中,得到了具有CT/PTT/CDT 3种模式联合治疗的纳米复合材料CuS@COFs-BSA-FA/DOX(图10d)。其中,BSA-FA的加入改善了材料的生物相容性和生理稳定性,促进了肿瘤细胞对材料的摄取。体内外实验均表明,该复合材料具有优异的抗肿瘤效果。
2022年,Dong等[ 126 ]通过逐步合成后改性将无机PTAs CuS和有机PSs BODIPY负载到TAPB-DMTP COF中,得到一种具有高效的1O 2生成和光热转换能力的有机-无机复合材料CuS@COF-BDP,以实现肿瘤PDT/PTT联合治疗.该复合材料在近红外光照射下可升温至63 ℃,光热转换效率高达42%,可有效抑制肿瘤生长. ...
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... PDT与PTT联合治疗在各种联合治疗中应用最为普遍且疗效最佳.2019年,Guan等[ 124 ]报道了一种将PSs卟啉共价连接和PTAs萘酞菁非共价负载到TAPB-DMTP COF的制备策略( 图10 a),合成的双模式治疗系统VONc@COF-Por在可见光(红色LED)和近红外光(808 nm激光)照射下表现出极高的1O 2生成和光热转换效率(55.9%).实验结果表明,PDT/PTT联合治疗可有效抑制MCF-7肿瘤细胞增殖和转移.Gan等[ 125 ]将PTAs ICG通过 π- π堆积作用负载到2D COF纳米片,再由聚多巴胺(Polydopamine, PDA)包覆获得纳米系统ICG@COF-1@PDA.装载到COF-1中的ICG保留了优异的光学性能,具有良好的PDT和PTT性能,使得ICG@COF-1@PDA系统在808 nm照射下能够实现高效的抗肿瘤效果. ...
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... 2022年,Dong等[ 126 ]通过逐步合成后改性将无机PTAs CuS和有机PSs BODIPY负载到TAPB-DMTP COF中,得到一种具有高效的1O 2生成和光热转换能力的有机-无机复合材料CuS@COF-BDP,以实现肿瘤PDT/PTT联合治疗.该复合材料在近红外光照射下可升温至63 ℃,光热转换效率高达42%,可有效抑制肿瘤生长. ...
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... 为了提高COFs在介质中分散性并增强其治疗效果,Zhao等[ 104 ]以Fe 3O 4纳米球为核开发了一种基于COFs的多功能核壳纳米复合材料Fe 3O 4@COF-BSA-FA-DOX.实验结果表明,该复合材料对DOX的负载量为0.5 mg/mg,在808 nm激光照射下可升温至55 ℃.该复合材料易摄取且通过CT和PTT的协同作用,其对肿瘤细胞的抑制作用可达80%左右.Gao等[ 127 ]将PTAs近红外染料IR808和DOX负载到核壳结构PDA@COF(Tp-Tab COF)中,制得的复合材料展现了良好的肿瘤抑制效果.在808 nm激光照射下,具有良好的光热及DOX热控释放效果,而且PDA核可以产生局部高温,进一步加速DOX的释放. ...
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... PDT与PTT联合治疗在各种联合治疗中应用最为普遍且疗效最佳.2019年,Guan等[ 124 ]报道了一种将PSs卟啉共价连接和PTAs萘酞菁非共价负载到TAPB-DMTP COF的制备策略( 图10 a),合成的双模式治疗系统VONc@COF-Por在可见光(红色LED)和近红外光(808 nm激光)照射下表现出极高的1O 2生成和光热转换效率(55.9%).实验结果表明,PDT/PTT联合治疗可有效抑制MCF-7肿瘤细胞增殖和转移.Gan等[ 125 ]将PTAs ICG通过 π- π堆积作用负载到2D COF纳米片,再由聚多巴胺(Polydopamine, PDA)包覆获得纳米系统ICG@COF-1@PDA.装载到COF-1中的ICG保留了优异的光学性能,具有良好的PDT和PTT性能,使得ICG@COF-1@PDA系统在808 nm照射下能够实现高效的抗肿瘤效果.
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