Adv. Mater. 納米尺度聚合物-MOFs雜化材料高效光熱治療結腸癌

【引語】

2016年8月30日，Advanced Materials網站發表了題為”Nanoscale Polymer Metal-Organic Framework Hybrids for Effective Photothermal Therapy of Colon Cancers”的文章。該文章的通訊作者為中國科學院長春應用化學研究所的謝志剛研究員。這篇文章的主要工作是制備了一種形貌明確的聚合物-金屬有機骨架雜化材料，并且將這種材料應用于光熱治療。

【成果簡介】
光熱治療（PTT）是一種具有應用前景的非侵害性的癌癥療法。由于近紅外（NIR）激光輔助光熱療法優異的滲透性和定點殺傷性，大量的研究都著眼于開發尺寸合適的近紅外光熱治療劑（PTA）。相比起已經普遍存在的無機PTA，有機PTA如聚苯胺（PAN）具有良好的光吸收系數和光穩定性，但是同時其較差的水溶性也限制著材料的應用和發展。

中國科學院長春應用化學研究所謝志剛等研究人員將金屬有機骨架材料（MOFs）與近紅外吸收的聚合物相結合，制備同時具有適于細胞吸收的可控尺寸、光熱穩定性等優點的復合材料。如方案1所示，經過改性的鋯基納米尺度MOFs材料（UiO-66）表面帶負電荷，可以靜電吸附苯胺，在氧化劑過硫酸銨的作用下，苯胺會發生聚合反應最后可制得納米尺度聚合物-MOFs雜化材料。小鼠模型體內實驗表明，這種雜化材料具有高效的癌癥光熱治療性能。

【圖文導讀】

方案1：UiO-66@PAN雜化納米顆粒的制備及其在光熱治療上的應用

圖1：UiO-66@PAN雜化納米顆粒的形貌表征

a)UiO-66納米晶； ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??b)UiO-66的SEM圖像；

c)UiO-66的TEM圖像； ? ? ? ? ? ? ? ?d)UiO-66的高分辨TEM圖像；

e)UiO-66@PAN； ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??f)UiO-66@PAN的SEM圖像；

g)UiO-66@PAN的TEM圖像； ? ?h)UiO-66@PAN的高分辨TEM圖像。

圖2： UiO-66@PAN雜化納米顆粒的物理性質及光熱治療性能

a)UiO-66以及UiO-66@PAN的粉末X射線衍射（PXRD）圖譜；

b)分散在水中的UiO-66以及UiO-66@PAN的紫外-可見吸收圖譜；

c)808納米激光照射下不同濃度UiO-66@PAN水溶液的升溫曲線；

d)不同功率強度的808納米激光照射下，固定濃度UiO-66@PAN水溶液的升溫曲線；

e)UiO-66@PAN水溶液對近紅外激光（808nm，1.5Wcm-2，100μg mL?1)）的光熱響應；

f)UiO-66@PAN的光熱穩定性及光熱轉換效率。

圖3：CT26細胞的細胞吸收及細胞毒性

a)不同濃度UiO-66@PAN培養的細胞的相對活性；

b)37°C培養條件下，不同培養時間的細胞流式分析；

c)胞內吸收的平均熒光強度分析（MFI）；

d)光熱治療細胞熒光圖像染色分析。

圖4：光熱治療的體內實驗

a)UiO-66@PAN（0.1mL，1mg mL-1）瘤內注射并在激光（808nm，0.7W cm-2）照射下，小鼠的全身光熱圖像；

b)從左到右分別是：治療之前的小鼠，UiO-66@PAN納米顆粒與激光結合治療的小鼠，只有納米顆粒治療的小鼠以及不做治療處理的小鼠；

c)腫瘤解剖圖，其中a為UiO-66@PAN納米顆粒結合激光治療后的腫瘤，b為只用UiO-66@PAN納米顆粒治療的腫瘤，c為不做治療處理的腫瘤；

d)腫瘤重量的定量分析；

e)不同治療方式下的腫瘤生長曲線；

f)不同治療方式下小鼠身體腫瘤的變化曲線。

【小結】

這篇文章所做的工作表明聚合物-MOF雜化材料UiO-66@PAN是一種高效的光熱治療劑。這種納米顆粒具有良好的水分散性、適度的粒徑尺寸、強大的近紅外光吸收、高度的熱穩定性以及高效的光熱轉換效率等優點。

文獻鏈接：
Nanoscale Polymer Metal-Organic Framework Hybrids for Effective Photothermal Therapy of Colon Cancers（Adv. Mater. , 2016, DOI: 10.1002/adma.201602997）

本文由材料人生物材料小組John供稿，材料牛編輯整理。

參與生物材料相關話題討論或了解生物材料小組招募詳情，請加材料人生物材料交流群（124806506）。

材料牛網專注于跟蹤材料領域科技及行業進展，這里匯集了各大高校碩博生、一線科研人員以及行業從業者，如果您對于跟蹤材料領域科技進展，解讀高水平文章或是評述行業有興趣，點我加入編輯部。