综述:MOF驱动的光热疗法新兴趋势:探索机制及与光动力疗法和化疗的协同方法以改善癌症治疗
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时间:2025年10月01日
来源:Journal of Drug Delivery Science and Technology 4.9
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本综述系统探讨了金属有机框架(MOF)在光热治疗(PTT)中的前沿应用,重点解析其能量转换机制(如表面等离子共振)、免疫/凋亡通路调控能力,以及通过协同光动力疗法(PDT)和化疗(CT)克服单模式治疗局限性的策略,为开发多功能纳米治疗平台提供新视角。
光热治疗(PTT)的核心依赖于光热剂(PTAs)将光能转化为热能的过程。无机材料(如金纳米颗粒、碳纳米管)和有机材料(如聚多巴胺、卟啉)通过表面等离子共振、能带跃迁或分子振动等机制实现能量转换。近年来,金属有机框架(MOF)因其可调控的孔结构和表面功能化能力,成为优化光热转换效率(PCE)的理想平台,其可通过非辐射弛豫过程高效产生局部热量,使肿瘤区域温度升至41°C以上,诱导癌细胞凋亡。
MOF(如ZIF-8、MIL-100、UiO-66)凭借高比表面积(1000–10,000 m2/g)、可调孔径(0.3–5 nm)和生物降解性,成为载荷光热剂(如吲哚菁绿ICG)或药物分子的高效载体。其模块化结构允许通过配体-金属配位设计刺激响应行为,例如在肿瘤微环境(TME)的酸性pH下触发降解并释放载荷。MOF还可整合靶向分子(如抗体、肽段)提升肿瘤选择性,减少脱靶效应。研究表明,ZIF-8在浅表肿瘤中表现出优异的pH响应性光热效应,而MIL-100(Fe)则在低氧条件下通过铁催化芬顿反应增强活性氧(ROS)生成,协同提升治疗效果。
协同治疗策略通过整合PTT的局部热效应与PDT的ROS杀伤机制,克服单一模式的局限性。例如,ZIF-8包覆的聚多巴胺纳米颗粒(PDA NPs)可共负载光敏剂(PSs)如亚甲蓝(MB)和催化剂(如过氧化氢酶CAT),在酸性TME中触发MB释放,同时CAT分解内源性H2O2生成O2,缓解肿瘤缺氧并增强PDT效应。此外,MOF的空心结构和核壳设计(如MOF@COF)进一步优化了载荷保护与控释性能,实现多模式成像指导下的精准治疗。
PTT和PDT已被批准用于多种实体瘤(如基底细胞癌)的实验性治疗。MOF平台通过提升光稳定性和生物分布特性,推动临床转化。当前挑战包括标准化治疗参数、长期生物安全性评估以及大规模生产瓶颈。然而,MOF的可功能化特性为个体化医疗提供了可能,例如通过整合诊断组件实现治疗监测。
MOF驱动的光热-光动力协同疗法代表了一种多功能、低毒性的癌症治疗新范式。未来研究需聚焦于优化MOF的导电性以调控电荷传输、开发新型生物可降解MOF材料,并探索其与免疫疗法、基因治疗的联动机制,最终推动下一代癌症精准治疗平台的临床应用。
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