天津医科大学医学影像学院付艳艳博士课题组最近报道了通过在磁性纳米颗粒（Fe3O4）表面原位生长金属有机骨架（MOF）制备诊疗探针，用于小鼠肿瘤高效成像与治疗的研究。其相关研究结果2016年4月发表于《Chemical Science》（2015年影响因子9.144， 5年影响因子9.155），题目为“Theranostic metal–organic framework core–shell composites for magnetic resonance imaging and drug delivery”。该工作由我校与南开大学合作完成，我校付艳艳博士是该论文的通讯作者。
　　金属有机骨架（Metal-Organic Framework, MOF）是由金属和有机配体通过配位作用自组装形成的多孔有机-无机杂化晶体材料，是一种新型的生物医学材料。因其独特的结构性质，如大的比表面积，可调的孔径与空间结构，良好的生物相容性和内在的可降解性使得其作为纳米载体在药物输送领域已经引起研究者广泛的关注。同时，生物成像指导的纳米药物载体已逐渐成为癌症治疗的主导方向。生物成像指导的纳米药物载体兼具诊断、成像及药物输送多种功能，有望通过医学仪器成像实现癌症治疗过程的可视化，并借助靶向分子实现药物在病灶部位的可控释放，最终达到治疗效果的提升及药物毒副作用的降低。通过制备MOF复合材料，赋予具有高药物负载性能的MOF更具独特的功能，是构建多功能MOF的一种行之有效的策略。
　　付艳艳课题组通过在Fe3O4表面原位生长生物毒性较低的UiO-66 MOF，制备核壳型e3O4@UiO-66纳米粒子，用于小鼠肿瘤的MR成像与治疗。相对其他MOF与磁性纳米材料的合成过程，e3O4@UiO-66合成方法简单，合成后稳定性好，具备明显的核壳结构。Fe3O4@UiO-66装载抗癌药物阿霉素，负载率可高达66.3%。实验发现，Fe3O4@UiO-66负载阿霉素后，在酸性环境中（pH 4.0）即使经过41天，也仅仅有36.1%的药物释放。这种材料的药物缓释行为，有助于降低药物的副作用，同时可以延长抗癌药抑制肿瘤生长的疗效。该课题组还通过细胞毒性试验以及活体毒性试验证明了Fe3O4@UiO-66具有良好的生物相容性以及较低的生物毒性，从而为其生物医学应用奠定了基础。进而，课题组考察了负载DOX的Fe3O4@UiO-66对人宫颈癌细胞（HeLa）的杀伤性以及对荷HeLa肿瘤小鼠的肿瘤抑制作用，均得到较为满意的效果。此外，通过小鼠磁共振成像证明了Fe3O4@UiO-66的成像能力，并实现了肿瘤治疗疗效的磁共振成像监测。
　　该研究成功合成了一种以MOF为基础的新型多功能诊疗探针，其低的生物毒性，优异的成像与治疗效果证明它在肿瘤诊断治疗方面具有广阔的应用前景。该研究拓展了MOF在生物医学领域的应用范围，实现活体肿瘤的成像和治疗一体化分析，为重大疾病的诊断和治疗提供了有效的技术指导。
　　本研究获得了国家自然科学基金项目和中国博士后科学基金项目的经费资助。
　

医学影像学院 科技处


论文链接：Theranostic metal–organic framework core–shell composites for magnetic resonance imaging and drug delivery.pdf