癌症仍然是一个严重的全球健康负担,每年约有1930万新病例和近1000万死亡病例[[1], [2], [3], [4]]。尽管包括手术、化疗和放疗在内的传统治疗方法取得了一定的进展,但其临床疗效受到系统毒性、缺乏肿瘤特异性以及多重耐药性和缺氧驱动的放射抵抗等内在耐药机制的根本限制[5,6]。免疫疗法已经改变了肿瘤治疗模式;然而,由于其较低的响应率和与免疫相关的毒性以及肿瘤微环境的免疫抑制性质,其广泛应用受到了限制[7,8]。总体而言,这些限制凸显了迫切需要开发新的治疗策略,以提高肿瘤选择性、减少脱靶效应并克服耐药机制。
纳米医学为克服这些挑战提供了有希望的途径[[9], [10], [11], [12]]。具体来说,工程化的纳米颗粒可以通过增强局部浓度、延长循环半衰期和促进肿瘤积聚来改善药物递送,这主要得益于增强的渗透性和滞留效应(EPR)[13,14]。然而,传统的纳米药物(包括脂质体、聚合物纳米颗粒和金属有机框架(MOFs)存在显著的限制,如药物负载能力有限、靶向效率低、金属离子泄漏或载体不稳定带来的潜在生物相容性问题,以及在单一平台上整合多模式诊断和治疗功能的挑战[15,16]。这些限制凸显了开发精确设计、生物相容性和多功能纳米平台的必要性。
共价有机框架(COFs)是一类旨在克服这些限制的结晶多孔材料(表1)[[17], [18], [19], [20]]。COFs由通过强共价键连接的轻元素组成,具有明确的结构、优异的孔隙率、可调的孔径几何形状以及出色的化学/热稳定性[[21], [22], [23], [24]]。它们的关键优势在于内在的结构可设计性和分子层面的多功能整合。COFs定义明确的大孔为高容量负载多种生物分子提供了理想的结构,包括化疗药物、光敏剂(PSs)、酶和放射敏化剂;丰富的内部表面和可修饰的功能基团促进了复杂的合成后工程[[25], [26], [27], [28]]。这种结构模块化使得COFs能够作为多功能纳米平台,超越传统的单一疗法。重要的是,COFs允许多种模式治疗的无缝融合,包括光动力/光热疗法(PDT/PTT)、化学动力学疗法(CDT)和酶驱动的干预[[29], [30], [31], [32]]。此外,COFs可以通过诱导免疫原性细胞死亡(ICD)或递送免疫佐剂来重新编程免疫抑制的肿瘤微环境,从而增强协同免疫疗法的效果[33,34]。
尽管具有这些有前景的特性,基于COFs的纳米药物的合理从头设计仍处于初级阶段,指导原则尚未完全阐明。本综述总结了COFs在肿瘤治疗中的设计原理和多样化应用,涵盖了PTT、PDT、声动力疗法(SDT)和放疗等多种治疗方式。接下来,我们系统地介绍了COFs作为生物分子载体的能力,强调了它们的优异负载能力和生物相容性。此外,我们还探讨了基于COFs的多功能治疗平台的开发,重点关注其在联合治疗、纳米诊疗和纳米酶方面的创新应用。最后提供了简洁的总结和展望。