沸石咪唑骨架（ZIF-8）的研究進展

楊陳陽

【摘?要】沸石咪唑骨架（ZIF-8），作為一種新型多孔材料，是由鋅離子和2-甲基咪唑組建而成，并具有獨特的優點，包括高孔隙率、良好的結構規則性、可調節的表面功能性和固有的酸堿度誘導的生物降解性。在這篇綜述中，我們將ZIF-8的最新進展總結為用于裝載各種分子的納米載體，包括化療藥物、光敏劑和光熱試劑來制備用于協同治療癌癥的多功能納米復合材料。此外，將強調這一領域的挑戰和未來的發展。

【關鍵詞】沸石咪唑骨架;納米載體;癌癥

一、前言

當今世界，癌癥仍然威脅著人類健康。雖然許多抗癌藥物已經被制備并用于癌癥治療，但是他們效果甚微，主要是由于小腫瘤早期診斷比較困難和腫瘤的侵襲性較強。納米醫學的快速發展為癌癥治療開辟了新的領域，并帶來了巨大的希望，納米載體的設計提高了抗癌治療的效率并降低了毒性和副作用。與其他金屬有機框架材料的獨特功能相比ZIF-8具有以下優點：（1）ZIF-8具有卓越的化學和熱穩定性，高表面積，和可忽略的細胞毒性。但是，在酸性條件下（酸堿度5.0-6.0）它容易分解，這有利于抗癌藥物的酸堿度控制傳遞和釋放[1]。（2）ZIF-8可以作為理想的可調節材料，由于其在合成過程中的尺寸可調并可以形成獨特的三維內部空隙[2]。（3）ZIF-8能夠嵌入多種生物大分子，如酶、DNA和蛋白質。ZIF-8不僅能防止生物大分子的泄漏，還能保持其生物活性[3-5]。目前，各種治療模式包括化學療法，光動力療法（PDT），光熱療法（PTT），化學動力療法療法（CDT）、免疫療法等。然而，癌癥的發生和發展是一個涉及多種因素的復雜生物過程。它有一個高度復雜的監管網絡和各種各樣的逃避凋亡的機制。因此，單一療法的效果仍然遠遠不能令人滿意，而且多種模式的協同治療是當前的常規臨床抗癌治療模式。在這種情況下，ZIF-8已被證明是有用的構建用于多模式協同癌癥治療的放射治療納米平臺。因此，在這篇綜述中，我們將總結ZIF-8作為負載納米載體的研究進展各種分子包括化療藥物、光敏劑和光熱劑來制造用于協同癌癥治療的多功能納米復合材料。

二、協同化療和光療法

2.1、協同化療和光熱療法

PTT利用光熱轉換劑將光能（通常是近紅外光）轉換成熱量，導致周圍環境局部過熱，誘發癌細胞死亡。然而，在PTT的過程中，腫瘤內熱量的不均勻分布可能導致腫瘤轉移和復發，因此必須實現協同化學-光熱療法。例如銅硫族化合物如CuS，Cu9S5，和CuFeS2有良好的近紅外吸（650-900nm），光穩定性和低毒性，所以它們可以作為優秀的光熱劑并將硫化銅納米粒子整合到ZIF-8的框架中，進而將整合近紅外光譜光/低酸堿度觸發釋放和化學光熱治療融入一個系統。王等人將CuS納米粒子整合到ZIF-8的框架中以整合近紅外光譜光/低酸堿度觸發釋放和化學光熱將治療整合到一個系統中。在試驗過程中ZIF-8號的框架在近紅外激光照射時pH值為7.4時可被分解[6]。除阿霉素外，其他化療藥物也可用于聯合ZIF-8。槲皮素就是其中之一治療各種癌癥的有希望的候選藥物幾乎沒有毒副作用。為此，姜等人設計了一種新FA–BSA/CuS@ZIF-8-QT系統。超小型硫化銅納米粒子與2-甲基咪唑和Zn2+直接形成CuS@ZIF-8納米粒子。然后將QT加載到ZIF-8號的孔結構中。為了獲得主動靶向能力和提高口服給藥系統的生物利用度，葉酸-牛血清白蛋白綴合物用于穩定CuS@ZIF-8-QT，顯示出增強的治療效果[7]。

2.2、協同化療和光動力學療法

PDT也是一種重要的光療模型。它利用光敏劑分子吸收適當的波長能量并向周圍的氧分子轉移能量進而產生能夠殺死癌細胞的物質。例如楊等設計了fe3o4/-ZIF-8-Au25納米球，其中包封的Fe3O4納米晶體不僅在近紅外光照射下產生高溫效應，而且還具有磁靶向和磁共振能力成像。同時，附加的超小型Au25（SR）18團簇（約2.5nm）可作為光敏劑產生高活性單線態氧（1O2）的光動力療法。因此，這種納米平臺表現出高生物相容性和優于任何單一療法的增強的協同光動力療法和光動力療法治療效果[8]。

三、協同化療-光療和免疫療法

免疫療法，它可以通過身體自身特異性識別和摧毀腫瘤免疫系統而不會對正常組織造成損害，它還能產生免疫記憶，因此具有持久的抗腫瘤效果，防止腫瘤復發。然而，它仍然有局限性重負荷治療實體瘤的療效，并且在去除小的或擴散的腫瘤時更有效因此，免疫療法通常作為輔助療法與其他傳統療法相結合改善綜合治療的治療方法影響和預防腫瘤的復發和轉移腫瘤。楊等人提出了一種簡單的一鍋法將多種治療劑裝載到ZIF-8中用于協同作用化療-光療和免疫療法。在這個案例，這種策略解決了諸如繁瑣裝載、容量有限以及緩慢和不可控藥物釋放。此外，腫瘤的復發/轉移被有效的免疫抑制CpG誘發的記憶。此外，二氧化錳可以與腫瘤微環境中的谷胱甘肽（TME）作用釋放Mn2+。這種“一體化”系統可以實現磁共振成像引導下化療、光療和免疫治療同時抗腫瘤和抗復發/轉移[9]。

四、結論

總之，ZIF-8作為新型納米載體提供了新的途徑用于構建腫瘤協同治療的通用納米平臺。與化療-光療模型相比，其他腫瘤的綜合治療方法仍處于探索階段。特別是免疫療法，作為一種新的治療方法方法，近年來備受關注。與其他療法不同，它的原理是消除癌細胞從根本上通過刺激機體的免疫功能和增強癌細胞的免疫識別功能。因此，ZIF-8與免疫療法的聯合值得進一步研究。

參考文獻：

[1]K. S. Park. Cytotoxicity and slow release of the anti-cancer drug doxorubicin from ZIF-8[J].RSC Advances，2012，2（25）：9437 - 9442.

[2]D. Tuncel. Improved adsorption capacity and photoactivity of ZnO-ZIF-8 nanocomposites[J].Catalysis Today，2021：191 - 197.

[3]B Mousavi. The effect of synthesis procedure on the catalytic performance of isostructural ZIF-8.Chemistry，2018，32（2）：4062.

[4]Bui，Trung Tuyen. In situ growth of microporous ZIF-8 nanocrystals on a macroporous phyllosilicate mineral[J].Materials Letters，2018，212：69 - 72.

[5]Gao，Tie. Mesoporous carbon derived from ZIF-8 for high efficient electrosorption[J].Desalination，2019：133 - 138.

[6]Wang，Z. Near-infrared light-induced dissociation of zeolitic imidazole framework-8（ZIF-8）with encapsulated CuS nanoparticles and their application as a therapeutic nanoplatform.Chem. Commun.，2016，52（57）：12210 - 12213.

[7]Guojun Chen. CuS-Based Theranostic Micelles for NIR-Controlled Combination Chemotherapy and Photothermal Therapy and Photoacoustic Imaging.ACS Applied Materials and Interfaces，2017，9（48）：41700 - 41711.

[8]D. Yang. Au25 cluster functionalized metal-organic nanostructures.Nanoscale，2015，7：19568 - 19578.

[9]J. C. Yang. Aqueous electrocatalytic N 2 reduction under ambient conditionsin，Chem.Soc. Rev.，2018，9：7210-7217.

（作者單位：江西科技師范大學生命科學學院）