【COF载药】共价有机框架作为卵巢癌潜在的药物载体和化学治疗剂

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摘要：
Chittaranjan National Cancer Institute的 Nabanita Chatterjee和Indian Institute of Technology 的Patna Neeladri Das等报道的本篇文章（ACS Biomater. Sci. Eng. 2024）中研究了共价有机框架（COFs）作为抗癌药物载体的潜力，特别是针对卵巢癌治疗。研究团队合成了九种多孔COFs，并测试了它们作为药物输送纳米载体的能力。研究发现，负载有紫杉醇（PTX）的COF-3对卵巢癌细胞增殖的抑制作用最为显著。这些COFs因其生物相容性和可控制的药物释放特性，成为提高药物输送系统吸引力的候选材料。此外，COFs作为有效的药物输送剂的潜力，为肉瘤治疗领域开辟了新的机会。

研究背景：
1）抗癌药物常面临水溶液稳定性差、细胞膜穿透性有限、非特异性靶向和口服给药时药物释放不规律等问题。
2）使用纳米载体改善药物稳定性、增加细胞摄取、实现癌细胞的特异性靶向和控制药物释放。
3）作者提出利用COFs作为药物载体，特别是针对卵巢癌的紫杉醇输送，通过合成九种不同的COFs并测试其药物载体性能，最终发现COF-3与紫杉醇的组合在抑制卵巢癌细胞增殖方面表现出色。

实验部分：
1) COFs的合成：作者通过席夫碱反应合成了九种不同的共价有机框架(COFs)，使用了三种含有羟基的三醛单体(TFP, TFR, TP)与三种三氨基芳香族单体(TZ-TA, PY@N, TPA)进行反应。
2) 材料表征：利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、粉末X射线衍射(PXRD)、固态13C核磁共振(13C CP-MAS NMR)、热重分析(TGA)和低温氮气吸附测量对COFs进行了详细的结构和形态表征。
3) 药物负载能力测试：研究了COFs作为紫杉醇(PTX)药物载体的能力，通过将COFs原始样本悬浮在PTX溶液中进行药物加载，并使用MTT实验评估了PTX和PTX+COFs对SKOV-3卵巢癌细胞株的细胞毒性。
4) 细胞摄取和药物释放分析：通过增加孵化时间，显著增加了PTX+COF-3的摄取，并观察到剩余药物量的减少。
5) 细胞形态和迁移能力分析：使用场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察了COFs的形态特征，并通过细胞迁移实验评估了PTX+COF-3对细胞迁移能力的影响。
6) EMT标记物和转录因子Snail的表达分析：利用流式细胞仪和荧光显微镜评估了PTX+COF-3对EMT标记物E-cad和N-cad以及转录因子Snail表达的影响。

分析测试：
1) 比表面积和孔隙性分析：通过氮气吸附测量，所有COFs(1-9)显示出永久孔隙性，其中COF-3的比表面积最大，达到约1238 m²/g。
2) 热重分析(TGA)：大多数COFs在350°C以上的温度下表现出热稳定性。
3) FTIR光谱分析：确认了COFs中丰富的亚胺键的存在，以及单体反应生成COF-3的消耗。
4) PXRD分析：证实了COFs的晶体性，通过PXRD图谱观察到COFs的衍射峰。
5) 13C CP-MAS NMR分析：提供了COFs分子水平的特征，确认了亚胺碳和三嗪环的存在。
6) 细胞活性分析：PTX+COF-3显示出比单独PTX更低的IC50值，表明COF-3作为药物载体提高了PTX的细胞毒性。

总结：
本文成功合成了九种COFs，并筛选出COF-3作为紫杉醇的高效载体，显著提高了对卵巢癌细胞的毒性。COF-3通过调节EMT标记物和转录因子Snail的表达，抑制了癌细胞的转移能力。这些发现证明了COFs在药物输送系统中的潜力，并为卵巢癌治疗提供了新的策略。

展望：
本文的研究为COFs在生物医学领域的应用提供了新的视角，对未来的药物开发和癌症治疗具有重要的科学意义和应用价值。未来的工作应进一步探索COFs在生物体内的长期稳定性和生物相容性，以及其在动物模型中的药代动力学和毒理学特性。此外，研究COFs是否能够同时携带多种药物，实现协同治疗，以及评估COFs在工业生产中的可行性和成本效益，也是必要的。

Covalent Organic Frameworks as Potential Drug Carriers and Chemotherapeutic Agents for Ovarian Cancers
文章作者：Atikur Hassan, Sraddhya Roy, Ananya Das, Sk Abdul Wahed, Aparajita Bairagi, Subhadip Mondal, Nabanita Chatterjee*, and Neeladri Das*
DOI：10.1021/acsbiomaterials.4c00351
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsbiomaterials.4c00351

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