Adv. Mater. 纳米尺度聚合物-MOFs杂化材料高效光热治疗结肠癌

【引语】

2016年8月30日，Advanced Materials网站发表了题为”Nanoscale Polymer Metal-Organic Framework Hybrids for Effective Photothermal Therapy of Colon Cancers”的文章。该文章的通讯作者为中国科学院长春应用化学研究所的谢志刚研究员。这篇文章的主要工作是制备了一种形貌明确的聚合物-金属有机骨架杂化材料，并且将这种材料应用于光热治疗。

【成果简介】
光热治疗（PTT）是一种具有应用前景的非侵害性的癌症疗法。由于近红外（NIR）激光辅助光热疗法优异的渗透性和定点杀伤性，大量的研究都着眼于开发尺寸合适的近红外光热治疗剂（PTA）。相比起已经普遍存在的无机PTA，有机PTA如聚苯胺（PAN）具有良好的光吸收系数和光稳定性，但是同时其较差的水溶性也限制着材料的应用和发展。

中国科学院长春应用化学研究所谢志刚等研究人员将金属有机骨架材料（MOFs）与近红外吸收的聚合物相结合，制备同时具有适于细胞吸收的可控尺寸、光热稳定性等优点的复合材料。如方案1所示，经过改性的锆基纳米尺度MOFs材料（UiO-66）表面带负电荷，可以静电吸附苯胺，在氧化剂过硫酸铵的作用下，苯胺会发生聚合反应最后可制得纳米尺度聚合物-MOFs杂化材料。小鼠模型体内实验表明，这种杂化材料具有高效的癌症光热治疗性能。

【图文导读】

方案1：UiO-66@PAN杂化纳米颗粒的制备及其在光热治疗上的应用

图1：UiO-66@PAN杂化纳米颗粒的形貌表征

a)UiO-66纳米晶；                         b)UiO-66的SEM图像；

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

e)UiO-66@PAN；                         f)UiO-66@PAN的SEM图像；

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

图2： UiO-66@PAN杂化纳米颗粒的物理性质及光热治疗性能

a)UiO-66以及UiO-66@PAN的粉末X射线衍射（PXRD）图谱；

b)分散在水中的UiO-66以及UiO-66@PAN的紫外-可见吸收图谱；

c)808纳米激光照射下不同浓度UiO-66@PAN水溶液的升温曲线；

d)不同功率强度的808纳米激光照射下，固定浓度UiO-66@PAN水溶液的升温曲线；

e)UiO-66@PAN水溶液对近红外激光（808nm，1.5Wcm-2，100μg mL−1)）的光热响应；

f)UiO-66@PAN的光热稳定性及光热转换效率。

图3：CT26细胞的细胞吸收及细胞毒性

a)不同浓度UiO-66@PAN培养的细胞的相对活性；

b)37°C培养条件下，不同培养时间的细胞流式分析；

c)胞内吸收的平均荧光强度分析（MFI）；

d)光热治疗细胞荧光图像染色分析。

图4：光热治疗的体内实验

a)UiO-66@PAN（0.1mL，1mg mL-1）瘤内注射并在激光（808nm，0.7W cm-2）照射下，小鼠的全身光热图像；

b)从左到右分别是：治疗之前的小鼠，UiO-66@PAN纳米颗粒与激光结合治疗的小鼠，只有纳米颗粒治疗的小鼠以及不做治疗处理的小鼠；

c)肿瘤解剖图，其中a为UiO-66@PAN纳米颗粒结合激光治疗后的肿瘤，b为只用UiO-66@PAN纳米颗粒治疗的肿瘤，c为不做治疗处理的肿瘤；

d)肿瘤重量的定量分析；

e)不同治疗方式下的肿瘤生长曲线；

f)不同治疗方式下小鼠身体肿瘤的变化曲线。

【小结】

这篇文章所做的工作表明聚合物-MOF杂化材料UiO-66@PAN是一种高效的光热治疗剂。这种纳米颗粒具有良好的水分散性、适度的粒径尺寸、强大的近红外光吸收、高度的热稳定性以及高效的光热转换效率等优点。

文献链接：
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组John供稿，材料牛编辑整理。

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