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沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8是一種孔徑可調(diào)、孔隙率高、生物相容性好、穩(wěn)定性高的新型金屬有機(jī)框架材料（MOFs），可廣泛應(yīng)用于吸附、儲(chǔ)氣、催化等領(lǐng)域。在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，ZIF-8是Zn基MOFs中應(yīng)用最廣泛的藥物載體，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)化療藥物、聲敏劑分子、生物酶等的高效裝載，同時(shí)具有在弱酸性環(huán)境下ROS響應(yīng)性藥物釋放的功能，因此將其作為藥物載體實(shí)現(xiàn)抗腫瘤藥物的高效運(yùn)輸和腫瘤部位精準(zhǔn)釋放具有極大的潛力。

本期小豐整理了3篇近期ZIF-8在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展，一起看下吧~

Acta Pharmaceutica Sinica B

ZIF-8包裹治療基因結(jié)合細(xì)菌用于癌癥免疫治療

由于腫瘤微環(huán)境（TME）中的血管異常增殖，特定腫瘤靶向基因遞送仍然是一個(gè)未解決的治療問(wèn)題。研究發(fā)現(xiàn)一些細(xì)菌對(duì)厭氧和免疫抑制的 TME 表現(xiàn)出自發(fā)趨化性，這使得它們成為癌癥基因治療的理想天然載體。

2024年7月27日，Acta Pharmaceutica Sinica B( IF 14.7 )報(bào)道了研究人員將包裹白細(xì)胞介素2(IL2)質(zhì)粒的ZIF-8金屬有機(jī)框架結(jié)合到傷寒沙門(mén)氏菌菌株（Salmonella）的表面，得到了一種靶向腫瘤微環(huán)境的基因遞送系統(tǒng)IL2/ZIF-8@Salmonella。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，質(zhì)粒/ZIF-8@Salmonella可以在腫瘤微環(huán)境中富集，并被腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAM)有效吞噬，從而導(dǎo)致治療性蛋白的表達(dá)和分泌。與IL2/ZIF-8顆?；蛏抽T(mén)氏菌的單一療法相比，IL2/ZIF-8@Salmonella在黑色素瘤和原位肝細(xì)胞癌(HCC)模型中表現(xiàn)出顯著改善的腫瘤抑制效果，同時(shí)對(duì)主要器官和造血系統(tǒng)的毒性較低。

研究人員進(jìn)一步討論了其作用機(jī)制發(fā)現(xiàn)，IL2/ZIF-8@Salmonella增加了TME中的IL2水平，從而導(dǎo)致抗腫瘤免疫反應(yīng)被重新激活，其標(biāo)志是細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(CTL)和巨噬細(xì)胞數(shù)量增加，以及CTL活化水平更高和巨噬細(xì)胞M1極化。更重要的是，IL2/ZIF-8@Salmonella對(duì)主要器官和造血系統(tǒng)表現(xiàn)出高度的安全性。

該項(xiàng)研究制備的這種新型質(zhì)粒/ZIF-8@Salmonella系統(tǒng)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)治療基因的有效TME靶向遞送以及TIME的協(xié)同重新激活。隨著對(duì)細(xì)菌-宿主免疫反應(yīng)和抗腫瘤免疫反應(yīng)之間相互作用的更深入了解，細(xì)菌將成為多學(xué)科治療癌癥的積極貢獻(xiàn)者。

文獻(xiàn)名稱：Development of a bacteria-nanosapper for the active delivery of ZIF-8 particles containing therapeutic genes for cancer immune therapy

DOI:10.1016/j.apsb.2024.07.020

Advanced Functional Materials

超薄ZIF-8涂層增強(qiáng)酶納米制劑用于老年骨質(zhì)疏松癥治療

抗氧化酶被認(rèn)為是有效抵抗氧化應(yīng)激和治療老年骨質(zhì)疏松癥最直接、最安全的候選者。然而，由于其尺寸原因，現(xiàn)有的酶遞送載體不可避免地被細(xì)胞內(nèi)吞，隨后進(jìn)入pH值低、富含酸性水解酶的內(nèi)體/溶酶體，導(dǎo)致治療效果有限。

2024年9月5日，Advanced Functional Materials(IF 18.5)報(bào)道研究人員通過(guò)原位配位介導(dǎo)的自組裝策略制備出用超薄ZIF-8涂層增強(qiáng)的超小型超氧化物歧化酶（SOD）納米制劑utZIF-SOD，利用小尺寸效應(yīng)utZIF-SOD通過(guò)直接、高效的細(xì)胞吸收而不是內(nèi)細(xì)胞降解，從而避免了溶酶體降解，表現(xiàn)出較高的利用效率。

研究發(fā)現(xiàn)，超薄ZIF-8涂層增強(qiáng)了SOD酶的穩(wěn)定性，即使在氧化應(yīng)激水平較高的衰老細(xì)胞中，utZIF-SOD仍能有效消除過(guò)量的ROS，減少骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）與衰老相關(guān)的表型，從而增強(qiáng)其增殖、遷移和成骨能力。其清除過(guò)量細(xì)胞內(nèi)活性氧（ROS）的效率約為天然SOD的1.5倍，更好地促進(jìn)了衰老骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化。

在老年骨質(zhì)疏松癥小鼠模型中，utZIF-SOD治療后的骨密度增量約為天然SOD的2倍，實(shí)現(xiàn)了老年骨質(zhì)疏松的逆轉(zhuǎn)。因此，通過(guò)原位協(xié)調(diào)介導(dǎo)的自組裝策略制備的utZIF-SOD在細(xì)胞進(jìn)入過(guò)程中可以繞過(guò)內(nèi)溶酶體系統(tǒng)，因而可以防止成年小鼠的骨質(zhì)流失，加速老年嚙齒動(dòng)物的骨再生，并最終逆轉(zhuǎn)SOP。

這項(xiàng)工作展示了合成具有超薄金屬有機(jī)框架涂層的超小納米制劑的巨大前景，并為高效的酶遞送開(kāi)辟了新途徑。

文獻(xiàn)名稱：Ultrathin ZIF-8 Coating-Reinforced Enzyme Nanoformulation Avoids Lysosomal Degradation for Senile Osteoporosis Therapy

DOI: 10.1002/adfm.202410931

Advanced Healthcare Materials

通過(guò)ZIF-8封裝觸發(fā)AQP-3蛋白增強(qiáng)氨甲環(huán)酸滲透，用于治療黃褐斑和紅斑痤瘡

氨甲環(huán)酸（TA）作為口服藥物全身使用會(huì)帶來(lái)不良反應(yīng)，而皮內(nèi)注射又會(huì)導(dǎo)致疼痛和感染風(fēng)險(xiǎn)。此外，高親水性的TA很難穿透含有大量疏水性脂質(zhì)化合物的皮膚屏障，這對(duì)其局部應(yīng)用造成了巨大的限制。

為了提高TA的滲透率，2024年3月27日，Advanced Healthcare Materials報(bào)道研究人員開(kāi)發(fā)了一種以ZIF-8作為超級(jí)封隔器的TA輸送系統(tǒng)TA@ZIF-8，在提高TA皮膚滲透的同時(shí)還可以進(jìn)一步抑制色素沉著和炎癥。

理論計(jì)算結(jié)果表明，TA分子可以通過(guò)物理吸附加載到ZIF-8簇的籠狀結(jié)構(gòu)中，或者通過(guò)形成新的化學(xué)鍵部分取代籠狀結(jié)構(gòu)上的2-MeIM，這種結(jié)合方式讓TA封裝效率達(dá)到25%。由于TA@ZIF-8通過(guò)氫鍵和疏水相互作用與AQP-3的相互連接，使得皮膚水合作用升高，TA的透皮穿透進(jìn)一步增強(qiáng)，可穿過(guò)皮膚屏障的障礙，通過(guò)內(nèi)吞作用進(jìn)入黑素細(xì)胞后，降低黑色素含量，抑制黑素生成相關(guān)酪氨酸酶的活性和相關(guān)基因的表達(dá)，從而發(fā)揮其治療黃褐斑的療效。

此外，TA也可以到達(dá)真皮，抑制炎癥因子。當(dāng)TA@ZIF-8暴露于炎癥性皮膚組織周?chē)娜跛嵝晕h(huán)境時(shí)，其結(jié)構(gòu)被降解，釋放的Zn2+與TA發(fā)揮協(xié)同作用，共同抑制炎癥因子。

該項(xiàng)工作制備的TA@ZIF-8不僅增強(qiáng)了TA的透皮特性，有效地抑制色素沉著，而且還能解決同時(shí)發(fā)生的炎癥，為黃褐斑和酒糟鼻提供一個(gè)多維的治療，具有多種優(yōu)勢(shì)的高效無(wú)創(chuàng)皮膚療法，這將激發(fā)更多對(duì)其他皮膚傳遞應(yīng)用的研究。

文獻(xiàn)名稱：Enhancing Tranexamic Acid Penetration through AQP-3 Protein Triggering via ZIF-8 Encapsulation for Melasma and Rosacea Therapy

DOI: 10.1002/adhm.202304189

先豐納米ZIF-8生物定制服務(wù)

截止到9月，先豐納米幫助客戶完成的ZIF-8生物定制服務(wù)項(xiàng)目有：

1.CCM@ZIF-8

2.PVP修飾CeO2@ZIF-8@姜黃素及PVP修飾CeO2@ZIF-8

3.多巴胺修飾ZIF-8負(fù)載BMP-2

4.ZIF-8載白細(xì)胞介素4（IL-4）

5.TAT/anti-NLRP3@ZIF-8

6.anti-NLRP3@ZIF-8

7.ZIF-8負(fù)載西格列汀

8.ZIF-8包裹二氧化鈰載姜黃素

9.DHA@ZIF-8-ICG

除ZIF-8的生物定制服務(wù)外，先豐納米還可提供其他MOF載藥或者載熒光分子的服務(wù)

先豐納米ZIF-8材料推薦

XFF28-6ZIF-8(共沉淀法，75~100nm) 

XFF28-5高比表面積ZIF-8(機(jī)械化學(xué)法)

XFF28-4ZIF-8(共沉淀法，40~60nm)

XFF28-3疏水ZIF-8

XFF27-1ZIF-8（水熱法）

XFF28-1ZIF-8（共沉淀法)