智能多功能纳米级金属有机框架的可控合成及其磁共振/光学成像与靶向药物递送应用

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摘要：
本文开发了一种基于纳米级金属有机框架（MOF）的新型药物递送系统（DDS），用于癌症诊断和治疗。通过简单的合成后表面修饰过程，制备出Fe-MIL-53-NH₂-FA-5-FAM/5-FU。该系统具有良好的生物相容性、肿瘤增强细胞摄取能力、强癌细胞生长抑制作用，以及优异的荧光成像和磁共振成像能力，为MOF在多功能药物递送中的应用提供了新可能。

研究背景：
行业问题和研究现状：MOF作为药物递送平台有诸多优势，但现有MOF缺乏肿瘤靶向能力，对正常细胞毒性强；虽有整合成像与药物递送的纳米材料报道，但制备方法复杂，且很少能在单一MOF平台上整合磁/荧光成像、细胞靶向和药物存储递送三种功能。
本文创新：以Fe-MIL-53-NH₂为载体，结合叶酸（FA）靶向、5-羧基荧光素（5-FAM）荧光成像，负载5-氟尿嘧啶（5-FU），构建集诊断与治疗于一体的平台，且制备方法简单高效。

实验部分：
合成Fe-MIL-53-NH₂纳米晶：将FeCl₃·6H₂O与2-氨基对苯二甲酸在乙醇溶液中反应，通过调整反应物浓度控制粒径，0.1 mmol反应物制得约120 nm的纳米晶。
制备5-FU负载的Fe-MIL-53-NH₂：0.1g Fe-MIL-53-NH₂浸泡在含0.1g 5-FU的50mL水溶液中48h，离心洗涤，负载效率28%。
合成Fe-MIL-53-NH₂-FA-5-FAM/5-FU：0.1g 5-FU负载的Fe-MIL-53-NH₂与0.2g FA、0.2g 5-FAM在5-FU饱和水溶液中，加0.1g EDC，避光搅拌16h，离心洗涤干燥。5-FU负载效率23%，FA和5-FAM分别为2.6%和1.5%。
细胞毒性研究：用MTT法，以MGC-803和HASMC细胞测试不同浓度样品的毒性，Fe-MIL-53-NH₂-FA-5-FAM在200μg/mL时细胞存活率80%以上，DDS对MGC-803有剂量依赖性毒性。
细胞摄取研究：MGC-803和HASMC细胞与样品共孵育4h，激光共聚焦显微镜观察，FA修饰的DDS在MGC-803中荧光强。
体内磁共振成像：裸鼠肿瘤内注射DDS，1h后3.0T MR扫描，肿瘤区域信号变暗。
体内生物分布：裸鼠腹腔注射DDS，24h后测器官荧光，肝脏信号最强。
体外药物释放：DDS在pH7.4和5的PBS中释放5-FU，前5h释放快，之后缓慢，pH5时20h释放完，pH7.4时25h。

分析测试：
XRD：产物与模拟图谱一致，结晶度高，结构稳定，修饰和负载后主要峰保留。
FTIR：证实FA、5-FAM与Fe-MIL-53-NH₂成功共轭，5-FU成功负载。
荧光光谱：DDS激发和发射光谱与5-FAM类似，发射峰560nm，适合成像。
MRI：DDS的r₂=18.8mM⁻¹s⁻¹，铁浓度增加，T₂加权像信号减弱。
比表面积：Fe-MIL-53-NH₂的BET表面积198m²/g。
TGA：DDS失重更大，因负载物分解。
稳定性：DDS在PBS中浸泡7天，XRD与原物一致。

总结：
主要研究结果：成功制备多功能DDS，具有靶向性、良好成像能力和药物缓释性能，对癌细胞毒性强。
创新突破：在单一MOF平台整合多种功能，制备方法简单，提高了肿瘤治疗特异性。
潜在意义：为MOF在生物医学中的应用提供新思路，有望用于癌症诊疗。

Controllable Synthesis of a Smart Multifunctional Nanoscale Metal−Organic Framework for Magnetic Resonance/Optical Imaging and Targeted Drug Delivery
文章作者：Xuechuan Gao,† Manjue Zhai,‡ Weihua Guan,† Jingjuan Liu,† Zhiliang Liu,*, ‡ and Alatangaole Damirin*
DOI：10.1021/acsami.6b14795
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.6b14795

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