Willner：刺激響應型基於核酸聚丙烯醯胺水凝膠包裹的金屬有機骨架納米粒子用於可控的藥物釋放

金屬-有機骨架（Metal-Organic Framework,MOFs）作為一種高度多孔的材料吸引了越來越多科學家的興趣，其具有超高的孔隙率、優異的結構可調性、巨大的內部表面積、結構多樣性、高的化學穩定性和強大的熱穩定性等優點，目前已被應用於各個領域，如氣體吸附和分離，作為催化基質，藥物載體用於可控釋放，感測器和燃料電池的功能性質子傳導材料等。此外，在DNA納米技術的最新進展中引入了「DNA開關」的概念。在這些系統中，當存在適當的信號和反信號時，超分子核酸結構會發生可逆地重構。多孔MOFs，特別是金屬-有機骨架納米粒子（NMOFs）的載入並用刺激響應性核酸作為封蓋單元可以提供一種開發「智能」藥物載體的通用方法。儘管如此，關於核酸功能化的MOFs特別是NMOFs的報道很少。

基於此，耶路撒冷希伯來大學的Willner團隊合成了一種刺激響應型基於核酸聚丙烯醯胺水凝膠包裹的NMOFs用於可控的藥物釋放。水凝膠的形成是通過兩種分別用不同發卡型DNA功能化的聚丙烯醯胺鏈經過鏈誘導的HCR反應交聯形成的。所產生的聚丙烯醯胺水凝膠中的DNA雙鏈橋連體包含抗ATP適配體序列，藥物通過水凝膠層封裝在NMOFs內。當腫瘤細胞過度表達的ATP存在下，水凝膠層通過ATP-適配體複合物的形成而降解，從而導致了多柔比星藥物的釋放。

圖1.A）負載有染料或多柔比星的ATP-響應性DNA/聚丙烯醯胺-水凝膠包裹的NMOFs的合成。B）通過形成ATP-適配體複合物解開水凝膠包裹的NMOFs並釋放負載的機制示意圖。C）水凝膠沉積之前（1）/（2）官能化的UiO-68 NMOFs的SEM圖像。D）水凝膠包裹的NMOFs的SEM圖像。

點評：

1.該研究提供了一種合成藥物載入的刺激響應性基於核酸聚丙烯醯胺水凝膠包裹的NMOFs雜合體的一般方法。

2.與核酸門控的NMOFs相比，水凝膠包裹的NMOFs顯著題高了藥物載入量，並且克服了用核酸門控的NMOFs觀察到的藥物的非特異性泄漏。與正常MCF-10A上皮乳腺細胞相比，多柔比星載入的ATP響應性水凝膠包裹的NMOFs顯示對MDA-MB-231乳腺癌細胞的選擇性和有效的細胞毒性。

3.基於該方法還可開發其他刺激物如pH、金屬離子、光或microRNA生物標誌物等可用於觸發藥物從NMOFs中釋放的系統。

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Chen W H, Liao W C, Sohn Y S, et al.Stimuli‐Responsive Nucleic Acid‐Based Polyacrylamide Hydrogel‐Coated Metal–Organic Framework Nanoparticles for Controlled Drug Release[J].Advanced Functional Materials, 2017.

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