北科院分析測試所在超高載藥量納米藥物遞送系統合成研究方面取得新進展

　　近日，北京市科學技術研究院分析測試研究院（北京市理化分析測試中心）在Nano Research期刊（影響因子9.9/中科院JCR分區1區TOP期刊）發表了題為“A novel structure of ultra-high-loading small molecules-encapsulated ZIF-8 colloid particles”的文章（https://doi.org/10.1007/s12274-023-6172-2）。該研究提出了一個基于ZIF-8（沸石咪唑酯骨架材料）表皮的藥物封裝新結構和一個基于超高載藥量的納米藥物載體細胞毒性規避新策略。相關實驗研究證明了該超高載藥量納米藥物的安全性與有效性，展示出ZIF-8在藥物遞送領域的巨大潛力。

論文圖

　　癌癥是導致各國人口死亡的主要原因，在過去的十年里，基于納米顆粒的藥物遞送系統在腫瘤治療領域受到了越來越多的關注，但如何解決藥物載體本身對人體的傷害，以及藥物在遞送過程中的泄露問題，仍然是藥物遞送系統安全性提升的重大挑戰。本工作中，通過使用ZIF-8對廣譜抗癌藥物DOX（阿霉素）進行封裝，利用ZIF-8材料自身酸堿響應性及腫瘤酸性微環境特征，賦予常規化療藥物靶向性能。對于金屬有機框架材料而言，這種封裝合成工藝是新穎而有啟發性的。同時，通過對DOX@ZIF-8合成方法的精確調控，將納米藥物載藥量提升至90%（即1mg ZIF-8載體封裝9mg DOX抗癌藥物），相較于常見納米藥物10%的載藥量，90%的超高載藥量使得在單位劑量藥物遞送中所需的ZIF-8藥物載體使用量降低了兩個數量級，顯著降低至1.2%。這使得藥物被有效遞送的同時，ZIF-8攝入劑量極大程度低于體內安全極限。

超高載藥量DOX@ZIF-8合成和其基于酸堿響應性的體內給藥示意圖

ZIF-8表皮實現超高載藥量DOX@ZIF-8藥物封裝新結構

　　細胞毒性測試和體內腫瘤療效測試證實了所合成超高載藥量DOX@ZIF-8納米顆粒的安全性，同時具有與游離DOX一致的療效。DOX@ZIF-8納米顆粒的實驗室產量已被提升至克級，該合成方法已被用于多種小分子藥物的封裝。這些結果表明該封裝結構的安全性與有效性、該合成方法的大規模生產潛力和ZIF-8在藥物遞送領域實際使用的潛在可能。

超高載藥量DOX@ZIF-8納米顆粒在荷瘤小鼠體內治療腫瘤的安全性與有效性

　　該成果由分析測試所先進材料創制及原位表征研究團隊完成。該研究團隊以科技創新與實際運用為引領，錨定重點領域，對金屬有機框架材料（MOFs）、貴金屬及其合金、碳材料等調控合成進行探索，圍繞上述材料在生物醫藥、雙碳能源等領域的應用，開展了納米載藥、生物分析、快速檢測、CO2還原、電解水制氫、異相催化等方面的研究工作。

　　該論文以研究團隊的核心骨干段鵬飛助理研究員為第一作者，劉向文副研究員為通訊作者，論文的第一通訊單位為分析測試所，該研究得到國家自然科學基金、北京市自然科學基金、北科學者、北科青年學者、北科萌芽計劃資助。

　　Nano Research期刊為同行評議、國際、跨學科研究期刊，主要發表納米研究領域世界一流原創科研論文和綜述論文，中科院文獻情報中心SCI期刊分區1區TOP期刊，2022年CiteScore13.7，影響因子9.9，年度總被引頻次35645。2020年，該刊Web of Science高被引論文數達到124篇，在列入統計的近9000種學術期刊中排名前2.5%。