卟啉表面修饰的纳米UiO-66金属有机框架材料应用于光动力治疗

光动力治疗（PDT）作为一种典型的无创光激发治疗模式被批准用于临床，并且已成功用于治疗皮肤癌、食管癌、非小细胞肺癌等。光动力治疗由三个重要的元素组成：光、光敏剂和氧气，三者缺一不可。光敏剂在指定波长的光激发下可选择性地激活而产生具有细胞毒性的活性氧（ROS），从而引起癌细胞死亡，达到光治疗的效果。卟啉作为光敏剂在光动力治疗中的主要优势首先是依赖于其相对有效的活性氧产率，其次是它们的分子结构易于官能化修饰、结构多样，这些光敏分子的吸收峰可位于整个可见光光谱范围，特别是在光治疗窗口（600-850 nm）内。

然而，大多数卟啉光敏分子具有疏水特性，其光治疗效果受到聚集和肿瘤定位的限制。通过金属有机纳米框架（NMOF）材料平台对卟啉光敏剂进行纳米化是克服这些缺点的有效方法之一。事实上，以这种方式在周期性和多孔NMOF框架中引入光敏分子可有效避免光敏剂之间的聚集，并在PDT治疗期间大大增强其在肿瘤部位的细胞摄取。因此，卟啉光敏剂也可以利用NMOF平台通过后合成的方法来纳米化。它的制备方式不同于一锅法合成的卟啉NMOF，而是通过后修饰的合成方法将卟啉光敏剂连接到MOF纳米颗粒的外表面。将预先设计的卟啉连接到纳米颗粒的外表面，不仅可以保持NMOF结构的完整性，而且还可以保持卟啉的光敏特性。另一方面，ROS具有高反应性和短半衰期。已知生物系统中的¹O₂半衰期小于0.04 μs，有效半径小于0.02 μm。所以，只有靠近肿瘤细胞ROS产生区（通常是光敏剂定位区）才能产生细胞毒性，实现杀伤肿瘤效果。因此，MOF颗粒中光敏剂的位置可能是提高肿瘤细胞PDT效率的关键因素。

山东师范大学的董育斌教授（点击查看介绍）课题组采用UiO-66型NMOF和S-乙基硫醇酯单取代的自由卟啉（TPP-SH），在温和的条件下通过后修饰的方法合成新型的UiO-66型NMOF光敏剂（UiO-66-TPP-SH），即通过后合成的方法在NMOF外表面连接光敏剂的MOF纳米颗粒。此外，表面定位的卟啉光敏剂UiO-66-TPP-SH易于制备，且与含有内部位置的卟啉光敏剂NMOF（TCPP & UiO-66）相比，表现出更有效的单线态氧能力。另一方面，生成的MOF纳米粒子具有低细胞毒性、良好的膜通透性以及高效的单线态氧生成能力，成为肿瘤治疗中潜在的光动力治疗光敏剂。

图1.（a）外表面修饰UiO-66-TPP-SH和一锅法TCPP & UiO-66的结构示意图；（b）在含等摩尔量卟啉分子的条件下敏化剂生成单线态氧效率的比较（1,3-二苯基异苯并呋喃作为捕捉剂）、（c）HeLa细胞内活性氧的检测结果（2',7'-二氯荧光素作为检测剂）及（d）660 nm光激发下各敏化剂对HeLa细胞的光毒性。

该工作为制备更多用于PDT的新型和实用纳米光敏剂提供了新的研究思路。相关工作近期发表在Inorganic Chemistry 上，文章的共同通讯作者是山东师范大学化学化工与材料科学学院的阚京兰博士和董育斌教授，硕士研究生姜嫄为文章的第一作者。

该论文作者为：Jing-Lan Kan, Yuan Jiang, Anqi Xue, Ying-Hao Yu, Quanbo Wang, Yang Zhou, Yu-Bin Dong

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Surface Decorated Porphyrinic Nanoscale Metal–Organic Framework for Photodynamic Therapy

Inorg. Chem., 2018, 57, 5420, DOI: 10.1021/acs.inorgchem.8b00384

阚京兰博士简介

阚京兰，山东师范大学化学化工与材料科学学院讲师；2014年于北京科技大学化学与生物工程学院取得博士学位，同年就职于山东师范大学；主要从事基于卟啉和酞菁功能材料的研究工作，相关研究成果发表于Adv. Mater.、J. Mater. C.和Inorg. Chem.等期刊上。

董育斌

http://www.x-mol.com/university/faculty/12164

阚京兰

http://www.x-mol.com/university/faculty/12260