自噬调控型光热聚多巴胺涂层与光动力锆/卟啉框架金属有机骨架增强结肠癌阿霉素治疗

为解决金属有机框架(MOFs)在生物医学应用中稳定性不足及单一治疗模式疗效有限的问题，研究人员开发了具有光动力(PDT)、光热(PTT)和pH响应化疗三重功能的PD/ZrMOF纳米杂化材料。通过聚多巴胺(PD)涂层提升ZrMOFs的胶体稳定性和生物相容性，并负载pH敏感型阿霉素(DOX-hyd)，实现在肿瘤微环境中的精准药物释放。该研究证实该纳米平台可通过上调Beclin-1和ATG7激活自噬通路，在体外和体内实验中展现出显著的协同抗肿瘤效果，为结肠癌的多模式联合治疗提供了新策略。

　　

在癌症治疗领域，金属有机框架(MOFs)因其可调节的孔隙结构和多功能性成为研究热点，但面临生理环境稳定性差、单一治疗模式效率低等挑战。尤其对于结肠癌这类高发病率恶性肿瘤，现有疗法常因肿瘤微环境复杂和药物耐药性导致疗效受限。如何构建兼具靶向性、环境响应性和多模式协同作用的纳米平台，成为突破治疗瓶颈的关键。

针对这一科学问题，来自Inha University的研究团队在《BIOMATERIALS RESEARCH》发表研究，设计了一种基于锆/卟啉框架的金属有机骨架(PCN-223/MOF-525)纳米杂化材料。通过聚多巴胺(PD)涂层修饰和pH敏感型阿霉素(DOX-hyd)负载，开发出具有光动力、光热和化疗三重功能的DOX-hyd-PD/ZrMOF纳米平台。该研究创新性地揭示了MOFs通过Beclin-1/ATG7通路激活自噬的机制，并在结肠癌模型中验证了三重协同治疗的显著效果。

研究采用溶剂热法合成卟啉配体锆簇MOFs，通过动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)表征纳米颗粒特性；利用9,10-二甲基蒽(DMA)探针和近红外热成像分别评估单线态氧(¹
O₂
)生成和光热转换效率；通过Western blot分析自噬相关蛋白表达；建立CT-26结肠癌小鼠模型进行体内药效评价。

制备与表征纳米杂化材料
研究团队通过改良溶剂热法合成了粒径约104.8 nm的椭球形ZrMOFs，经PD涂层后粒径增至132.2 nm，zeta电位由-31.6 mV转为+17.3 mV。X射线衍射(XRD)证实材料同时具有MOF-525立方相和PCN-223六方相结构。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)显示1,510 cm^-1
处C=N键特征峰，证实PD成功包覆。

光动力与光热特性
在670 nm激光照射下，PD/ZrMOF(ZrMOF:DOPA=1:2)的单线态氧生成效率达95%，接近未包覆ZrMOF水平。808 nm激光照射时，PD/ZrMOF(1:4)的光热升温达23°C，显著高于纯ZrMOF(7°C)。胶体稳定性实验显示PD涂层使纳米颗粒在PBS(pH 7.4)中保持稳定超过72小时。

pH响应药物释放
DOX-hyd通过腙键连接至PD/ZrMOF，在pH 5.0缓冲液中释放率显著高于pH 7.4环境，证实其肿瘤微环境响应特性。体外实验显示DOX-hyd-PD/ZrMOF在50 μg/ml浓度下对CT-26细胞的抑制率显著高于单纯PD/ZrMOF。

自噬调控机制
Western blot分析发现ZrMOF处理上调Beclin-1和ATG7表达，促进LC3B-I向LC3B-II转化，但未抑制mTOR磷酸化，提示存在mTOR非依赖的自噬激活通路。PD/ZrMOF处理则同时降低p62蛋白水平，表明自噬流完整激活。

体内抗肿瘤效果
在CT-26移植瘤模型中，DOX-hyd-PD/ZrMOF经尾静脉注射72小时后在肿瘤部位富集。PDT/PTT联合治疗组肿瘤体积较对照组缩小33倍，肿瘤重量显著降低。H&E染色显示激光照射区域出现明显细胞凋亡和坏死。

该研究突破性地将MOFs的自噬调控功能与多模式治疗相结合。PD涂层不仅解决ZrMOFs的稳定性难题，还赋予材料优异的光热性能；而pH响应型DOX-hyd的精准释放进一步强化了治疗效果。特别值得注意的是，研究者首次阐明ZrMOFs通过Beclin-1/ATG7通路激活自噬的分子机制，这为开发新型自噬调节型抗癌药物提供了理论依据。这种"三合一"纳米平台的设计策略，为克服肿瘤微环境障碍、实现协同治疗提供了普适性方案，在个性化癌症治疗领域具有重要转化价值。