金属有机框架（MOFs）用于小分子治疗药物的递送

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摘要
华东理工大学贺晓鹏老师团队与英国巴斯大学Tony D. James老师团队在JACS上发表的Perspective文章中，系统总结了MOFs作为小分子药物递送载体的研究进展。文章从MOFs的结构特点出发，分析了不同载药策略的优劣势，阐述了药物释放机制及其在抗肿瘤、抗炎、抗菌等疾病治疗中的应用，并强调应根据小分子药物的固有理化性质和具体生物医学应用场景选择相应的载药策略，以促进临床转化。

研究背景
1. 行业问题：
癌症、代谢性疾病和神经退行性疾病等重大疾病的治疗仍面临巨大挑战。小分子药物虽应用广泛，但存在靶点递送不足、药物降解或溶解度差、细胞膜通透性低及脱靶效应等固有局限。
2. 现有方案：
金属纳米颗粒、介孔二氧化硅、树状大分子、脂质体和有机胶束等纳米载体已被用于药物递送，但有机材料载药量低且释放控制不佳，金属氧化物存在毒性和不可降解问题。自2006年MOFs首次被探索用于药物递送以来，其高孔隙率、大比表面积、易功能化及刺激响应性等优势使其成为有前景的候选载体。
3. 本文创新：
现有综述未能充分评估MOFs载药策略，也缺乏基于药物性质和应用场景的策略选择指导。本文系统比较了各种载药策略，并针对机械化学合成、全组分药物MOFs构建、AI辅助筛选及仿生多元MOFs设计等新兴方向进行了前瞻性分析。

主要论述内容
1. 载药策略分类与比较：
文章系统梳理了小分子药物负载至MOFs的主要策略，包括孔道物理包封、表面吸附、配位键合、共价键连接及将药物分子直接作为MOFs构建单元等。分析了各策略在载药量、释放可控性和生物相容性方面的差异。
2. 刺激响应释放机制：
讨论了外源性刺激（温度、压力、光）和内源性刺激（pH、ATP、葡萄糖、离子、谷胱甘肽、酶）驱动的药物释放机制，阐明了MOFs结构可设计性如何实现精准可控释放。
3. 生物医学应用：
总结了MOFs载药平台在抗肿瘤、抗炎、抗菌及其他疾病治疗中的应用案例，包括口服和注射两种给药途径。
4. 新兴方向：
介绍了机械化学法绿色快速制备MOFs、以药物分子为构建单元的全组分药物MOFs、机器学习辅助MOF载体筛选及仿生多元MOFs设计等前沿进展。

策略分析与机理讨论
1. 载药策略的构效关系：
MOFs的金属节点和有机连接体决定其孔道尺寸、表面化学性质及稳定性，直接影响药物负载量和释放行为。通过合理调节MOFs的结构和理化性质，可实现载药量的精准调控。
2. 药物-MOFs相互作用力：
小分子药物通过氢键、范德华力、静电作用、配位键、π-π堆积和共价键等多种作用力负载于MOFs中，不同作用力决定了药物释放的触发条件和动力学特征。
3. 刺激响应释放原理：
MOFs中引入的功能基团可响应特定刺激信号，实现药物的时空可控释放。例如，pH响应性MOFs在肿瘤微酸性环境中降解释放药物，还原响应性MOFs在高谷胱甘肽浓度的细胞内触发释放。

总结
本文从Perspective角度系统梳理了MOFs基小分子药物递送载体的研究全貌，涵盖载药策略、释放机制和生物医学应用三大核心内容，并针对新兴合成方法和AI辅助设计等前沿方向进行了前瞻分析，为研究者根据药物性质和应用需求选择合适的MOFs载药策略提供了系统指导，有助于推动MOFs药物递送系统的临床转化。

文章标题：Metal–Organic Frameworks (MOFs) for the Delivery of Small-Molecule Therapeutics
作者： Pei-Hong Tong; Xi-Le Hu; Kai-Cheng Yan; Xiao-Shuai Yuan; Tony D. James; Hong-Yang Wang; Xiao-Peng He
DOI：10.1021/jacs.6c06915
文章链接：https://doi.org/10.1021/jacs.6c06915

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华东理工大学何晓鹏与巴斯大学Tony D. James团队在JACS发表Perspective，系统总结MOFs基小分子药物递送载体的载药策略、刺激响应释放机制及生物医学应用，为MOFs药物递送系统的临床转化提供指导。