北科院分析测试所在超高载药量纳米药物递送系统合成研究方面取得新进展
近日，北京市科学技术研究院分析测试研究院（北京市理化分析测试中心）在Nano Research期刊（影响因子9.9/中科院JCR分区1区TOP期刊）发表了题为“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）。该研究提出了一个基于ZIF-8（沸石咪唑酯骨架材料）表皮的药物封装新结构和一个基于超高载药量的纳米药物载体细胞毒性规避新策略。相关实验研究证明了该超高载药量纳米药物的安全性与有效性，展示出ZIF-8在药物递送领域的巨大潜力。
论文图
癌症是导致各国人口死亡的主要原因，在过去的十年里，基于纳米颗粒的药物递送系统在肿瘤治疗领域受到了越来越多的关注，但如何解决药物载体本身对人体的伤害，以及药物在递送过程中的泄露问题，仍然是药物递送系统安全性提升的重大挑战。本工作中，通过使用ZIF-8对广谱抗癌药物DOX（阿霉素）进行封装，利用ZIF-8材料自身酸碱响应性及肿瘤酸性微环境特征，赋予常规化疗药物靶向性能。对于金属有机框架材料而言，这种封装合成工艺是新颖而有启发性的。同时，通过对DOX@ZIF-8合成方法的精确调控，将纳米药物载药量提升至90%（即1mg ZIF-8载体封装9mg DOX抗癌药物），相较于常见纳米药物10%的载药量，90%的超高载药量使得在单位剂量药物递送中所需的ZIF-8药物载体使用量降低了两个数量级，显著降低至1.2%。这使得药物被有效递送的同时，ZIF-8摄入剂量极大程度低于体内安全极限。
超高载药量DOX@ZIF-8合成和其基于酸碱响应性的体内给药示意图
ZIF-8表皮实现超高载药量DOX@ZIF-8药物封装新结构
细胞毒性测试和体内肿瘤疗效测试证实了所合成超高载药量DOX@ZIF-8纳米颗粒的安全性，同时具有与游离DOX一致的疗效。DOX@ZIF-8纳米颗粒的实验室产量已被提升至克级，该合成方法已被用于多种小分子药物的封装。这些结果表明该封装结构的安全性与有效性、该合成方法的大规模生产潜力和ZIF-8在药物递送领域实际使用的潜在可能。
超高载药量DOX@ZIF-8纳米颗粒在荷瘤小鼠体内治疗肿瘤的安全性与有效性
该成果由分析测试所先进材料创制及原位表征研究团队完成。该研究团队以科技创新与实际运用为引领，锚定重点领域，对金属有机框架材料（MOFs）、贵金属及其合金、碳材料等调控合成进行探索，围绕上述材料在生物医药、双碳能源等领域的应用，开展了纳米载药、生物分析、快速检测、CO2还原、电解水制氢、异相催化等方面的研究工作。
该论文以研究团队的核心骨干段鹏飞助理研究员为第一作者，刘向文副研究员为通讯作者，论文的第一通讯单位为分析测试所，该研究得到国家自然科学基金、北京市自然科学基金、北科学者、北科青年学者、北科萌芽计划资助。
Nano Research期刊为同行评议、国际、跨学科研究期刊，主要发表纳米研究领域世界一流原创科研论文和综述论文，中科院文献情报中心SCI期刊分区1区TOP期刊，2022年CiteScore13.7，影响因子9.9，年度总被引频次35645。2020年，该刊Web of Science高被引论文数达到124篇，在列入统计的近9000种学术期刊中排名前2.5%。
