沸石咪唑骨架（ZIF-8）的研究进展

杨陈阳

【摘 要】沸石咪唑骨架（ZIF-8），作为一种新型多孔材料，是由锌离子和2-甲基咪唑组建而成，并具有独特的优点，包括高孔隙率、良好的结构规则性、可调节的表面功能性和固有的酸碱度诱导的生物降解性。在这篇综述中，我们将ZIF-8的最新进展总结为用于装载各种分子的纳米载体，包括化疗药物、光敏剂和光热试剂来制备用于协同治疗癌症的多功能纳米复合材料。此外，将强调这一领域的挑战和未来的发展。

【关键词】沸石咪唑骨架;纳米载体;癌症

一、前言

当今世界，癌症仍然威胁着人类健康。虽然许多抗癌药物已经被制备并用于癌症治疗，但是他们效果甚微，主要是由于小肿瘤早期诊断比较困难和肿瘤的侵袭性较强。纳米医学的快速发展为癌症治疗开辟了新的领域，并带来了巨大的希望，纳米载体的设计提高了抗癌治疗的效率并降低了毒性和副作用。与其他金属有机框架材料的独特功能相比ZIF-8具有以下优点：（1）ZIF-8具有卓越的化学和热稳定性，高表面积，和可忽略的细胞毒性。但是，在酸性条件下（酸碱度5.0-6.0）它容易分解，这有利于抗癌药物的酸碱度控制传递和释放[1]。（2）ZIF-8可以作为理想的可调节材料，由于其在合成过程中的尺寸可调并可以形成独特的三维内部空隙[2]。（3）ZIF-8能够嵌入多种生物大分子，如酶、DNA和蛋白质。ZIF-8不仅能防止生物大分子的泄漏，还能保持其生物活性[3-5]。目前，各种治疗模式包括化学疗法，光动力疗法（PDT），光热疗法（PTT），化学动力疗法疗法（CDT）、免疫疗法等。然而，癌症的发生和发展是一个涉及多种因素的复杂生物过程。它有一个高度复杂的监管网络和各种各样的逃避凋亡的机制。因此，单一疗法的效果仍然远远不能令人满意，而且多种模式的协同治疗是当前的常规临床抗癌治疗模式。在这种情况下，ZIF-8已被证明是有用的构建用于多模式协同癌症治疗的放射治疗纳米平台。因此，在这篇综述中，我们将总结ZIF-8作为负载纳米载体的研究进展各种分子包括化疗药物、光敏剂和光热剂来制造用于协同癌症治疗的多功能纳米复合材料。

二、协同化疗和光疗法

2.1、协同化疗和光热疗法

PTT利用光热转换剂将光能（通常是近红外光）转换成热量，导致周围环境局部过热，诱发癌细胞死亡。然而，在PTT的过程中，肿瘤内热量的不均匀分布可能导致肿瘤转移和复发，因此必须实现协同化学-光热疗法。例如铜硫族化合物如CuS，Cu9S5，和CuFeS2有良好的近红外吸（650-900nm），光稳定性和低毒性，所以它们可以作为优秀的光热剂并将硫化铜纳米粒子整合到ZIF-8的框架中，进而将整合近红外光谱光/低酸碱度触发释放和化学光热治疗融入一个系统。王等人将CuS纳米粒子整合到ZIF-8的框架中以整合近红外光谱光/低酸碱度触发释放和化学光热将治疗整合到一个系统中。在试验过程中ZIF-8号的框架在近红外激光照射时pH值为7.4时可被分解[6]。除阿霉素外，其他化疗药物也可用于联合ZIF-8。槲皮素就是其中之一治疗各种癌症的有希望的候选药物几乎没有毒副作用。为此，姜等人设计了一种新FA–BSA/CuS@ZIF-8-QT系统。超小型硫化铜纳米粒子与2-甲基咪唑和Zn2+直接形成CuS@ZIF-8纳米粒子。然后将QT加载到ZIF-8号的孔结构中。为了获得主动靶向能力和提高口服给药系统的生物利用度，叶酸-牛血清白蛋白缀合物用于稳定CuS@ZIF-8-QT，显示出增强的治疗效果[7]。

2.2、协同化疗和光动力学疗法

PDT也是一种重要的光疗模型。它利用光敏剂分子吸收适当的波长能量并向周围的氧分子转移能量进而产生能够杀死癌细胞的物质。例如杨等设计了fe3o4/-ZIF-8-Au25纳米球，其中包封的Fe3O4纳米晶体不仅在近红外光照射下产生高温效应，而且还具有磁靶向和磁共振能力成像。同时，附加的超小型Au25（SR）18团簇（约2.5nm）可作为光敏剂产生高活性单线态氧（1O2）的光动力疗法。因此，这种纳米平台表现出高生物相容性和优于任何单一疗法的增强的协同光动力疗法和光动力疗法治疗效果[8]。

三、协同化疗-光疗和免疫疗法

免疫疗法，它可以通过身体自身特异性识别和摧毁肿瘤免疫系统而不会对正常组织造成损害，它还能产生免疫记忆，因此具有持久的抗肿瘤效果，防止肿瘤复发。然而，它仍然有局限性重负荷治疗实体瘤的疗效，并且在去除小的或扩散的肿瘤时更有效因此，免疫疗法通常作为辅助疗法与其他传统疗法相结合改善综合治疗的治疗方法影响和预防肿瘤的复发和转移肿瘤。杨等人提出了一种简单的一锅法将多种治疗剂装载到ZIF-8中用于协同作用化疗-光疗和免疫疗法。在这个案例，这种策略解决了诸如繁琐装载、容量有限以及缓慢和不可控药物释放。此外，肿瘤的复发/转移被有效的免疫抑制CpG诱发的记忆。此外，二氧化锰可以与肿瘤微環境中的谷胱甘肽（TME）作用释放Mn2+。这种“一体化”系统可以实现磁共振成像引导下化疗、光疗和免疫治疗同时抗肿瘤和抗复发/转移[9]。

四、结论

总之，ZIF-8作为新型纳米载体提供了新的途径用于构建肿瘤协同治疗的通用纳米平台。与化疗-光疗模型相比，其他肿瘤的综合治疗方法仍处于探索阶段。特别是免疫疗法，作为一种新的治疗方法方法，近年来备受关注。与其他疗法不同，它的原理是消除癌细胞从根本上通过刺激机体的免疫功能和增强癌细胞的免疫识别功能。因此，ZIF-8与免疫疗法的联合值得进一步研究。

参考文献：

[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：江西科技师范大学生命科学学院）