【MOF综述】纳米MOF载药用于精准治疗炎症疾病

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一、摘要：NMOFs开启纳米精准抗炎新时代
纳米级NMOFs凭借可编程孔隙结构、超高载药能力、类酶催化活性的多重优势，成为新一代多功能抗炎治疗平台。其核心突破在于
1. 本征类酶催化活性，精准清除炎症氧化损伤
NMOFs的金属节点具备与天然超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）高度相似的电子结构与配位环境，可切断氧化应激介导的炎症级联反应。不同金属基NMOFs功能差异化显著：
1) 铈基MOFs可实现可逆Ce³⁺/Ce⁴⁺循环，稳定清除ROS无次生损伤；
2) 铁基MOFs可适配炎症高过氧化氢微环境，实现靶向催化抗氧化；
3) 铜、锰基MOFs则兼具多重类酶活性，广谱缓解氧化应激。
2. 超高载药与可控释药特性，长效精准给药
1) NMOFs具备有序可调的多孔结构、超大比表面积，载药量远优于脂质体、聚合物纳米粒，可高效负载小分子抗炎药、多酚类活性物质、siRNA、生长因子等各类治疗介质。
2) 同时依托炎症微环境的弱酸、高ROS特性，实现刺激响应释药：正常组织中结构稳定、无药物泄露，炎症病灶处精准降解释药，大幅提升病灶药物浓度、延长作用时长，降低全身毒副作用。
3. 可修饰靶向功能，实现病灶精准富集
通过表面接枝靶向分子、生物膜包覆、配体改性等手段，可赋予NMOFs精准靶向能力。例如透明质酸修饰可靶向关节炎症病灶巨噬细胞，巨噬细胞膜包覆可实现肠道炎症主动归巢，无需复杂改性即可依托炎症特异性微环境实现被动靶向，大幅提升治疗精准度。

二、NMOFs在各类炎症疾病的前沿应用
当前NMOFs已成功应用于神经系统、心血管、骨关节、肠道、皮肤等多系统炎症疾病治疗，形成“纳米酶抗氧化+靶向药物递送”的协同治疗体系，代表性研究案例成果显著。
1. 神经炎症疾病：阿尔茨海默病、帕金森病
1) 阿尔茨海默病 (AD)：
Ru3+-MOF：利用过氧化物酶（POD）样活性，在 Aβ 斑块高 H2O2 环境下产生·OH，氧化破坏 Aβ 聚集，抑制神经炎症。
2) Fe-MOF/ ZIF-8：作为药物载体，携带姜黄素或漆黄素穿过血脑屏障，降低 Aβ 斑块并减少炎性因子（TNF-α, IL-6）表达。
3) 帕金森病 (PD)：
Cu-ZIF@Hydrogel：通过模拟 SOD 活性清除 ROS，减轻线粒体损伤，抑制小胶质细胞过度激活，改善多巴胺能神经元损伤。

2. 心血管炎症：动脉粥样硬化、肺动脉高压
1) 动脉粥样硬化 (AS)：MIL-53(Fe)-NO2@Se：级联纳米酶，同时具备 SOD 和 GPx 样活性，清除 ROS 并抑制血管平滑肌细胞衰老。
2) ZIF-8 载药：负载洛沙坦钾（LP），在酸性环境下释放药物，诱导泡沫细胞自噬，促进脂质外排。
3) 肺动脉高压 (PAH)：MIL-89 载体负载西地那非，实现长达 96 小时的缓释，有效扩张肺血管。

3. 骨关节炎症：骨关节炎、类风湿关节炎
OA 治疗：
1) Zn/Co-MOF：负载于生物陶瓷支架，通过离子释放和 ROS 清除保护软骨细胞。
2) Mn3O4/UIO-TPP：线粒体靶向纳米酶，清除线粒体 ROS，恢复软骨细胞能量代谢。
RA 治疗：
3) PCN-224作为光响应 MOF 载体负载替拉扎胺，在 NIR 照射下产生 ROS 杀伤活化的 M1 型巨噬细胞。
4) Zn-MnTCPP-PVP二维MOF纳米片可模拟SOD、CAT酶活性，缓解关节氧化应激、抑制骨破坏；
双靶向平台：利用唑来膦酸（ZA）修饰，实现对骨组织的靶向递送，抑制破骨细胞活性。

4. 炎症性肠病：精准修护肠道屏障
自身酶活性：
1) Mn-MOF：耐受胃酸环境，口服后在肠道炎症部位清除中性粒细胞产生的 ROS，修复肠黏膜屏障。
2) Ru-MOF：模拟 CAT 和 SOD 活性，有效缓解 DSS 诱导的小鼠结肠炎。
联合疗法：
3) SOD@ZIF-zni：保护天然 SOD 酶免受胃酸破坏，在肠道中性环境下释放，降低氧化应激。
4) CCZM NPs：利用巨噬细胞膜仿生修饰，递送 C-Dot 纳米酶和 CRISPR/Cas9 系统，协同敲除 CD98 基因以抑制炎症。

5. 皮肤炎症与创面修复
1) 感染性伤口：Cu-MOF/CMCS-OSA 水凝胶，通过铜离子和姜黄素的协同作用，实现抗菌、抗炎及促进血管生成。
2) 特应性皮炎 (AD)：Cu/Zn-MOF 模拟天然 CuZn-SOD 结构，持续清除 ROS，抑制 FcγR 介导的吞噬信号通路，缓解皮肤炎症。
3) Ni-HHTP MOF可清除创面氧化应激、调控巨噬细胞极化，激活血管新生通路，14天实现95.7%创面闭合率。

三、核心挑战：制约临床转化的关键难题
1. 体内结构稳定性不足
体内复杂生理环境中的磷酸根、氨基酸、谷胱甘肽等物质，易与NMOFs金属节点发生配体交换，导致框架解离、催化活性失活、药物提前泄露，大幅降低治疗效果，同时带来安全隐患。
2. 生物毒性机制不明确
NMOFs毒性受尺寸、金属类型、有机配体、降解速率多因素耦合影响，无固定安全阈值。小尺寸纳米颗粒易穿透细胞组织引发损伤，铜、锰基MOFs过量降解易导致金属离子蓄积，疏水配体代谢缓慢易引发慢性炎症。目前相关研究多停留在体外实验，长期体内毒性、代谢分布规律尚不清晰。
3. 规模化生产难度大

四、总结
该综述系统总结NMOFs是兼具类酶抗氧化活性、靶向药物递送、免疫调控功能的多功能智能纳米平台。其独特的动态结构可调性、本征生物活性、多机制协同治疗优势，完美弥补了传统抗炎药物与纳米载体的短板，是下一代抗炎纳米药物的核心发展方向。

文章标题：Recent Advances in Nanoscale Metal–Organic Frameworks as Nanozymes and Drug Carriers for Inflammatory Disease Therapy
文章作者：Peilin Niu、Yanting Ji、Shiyu Liu、Tiantian Zhang、Qichao Tan、Yidong Wang、Kai Dong、Jianfeng Xing
DOI：10.1021/acsanm.6c01519
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsanm.6c01519

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