综述：金属有机框架在糖尿病诊疗中的应用与前景

这篇综述创新性地将金属有机框架（MOFs）定位为糖尿病精准管理的双功能纳米平台，系统整合了多生物标志物检测（葡萄糖/丙酮/胰岛素）与靶向治疗，突破传统诊疗分离的局限。通过可调结构实现pH响应性胰岛素控释、抗菌促愈等协同效应，为糖尿病闭环管理提供新范式。

　　

Abstract

金属有机框架（MOFs）凭借其可设计的孔道结构和多功能性，正在颠覆糖尿病诊疗模式。这类由金属节点与有机配体自组装形成的晶态材料，不仅能实现高灵敏度葡萄糖传感，还能通过负载胰岛素或抗菌药物构建"检测-治疗"一体化系统。特别在糖尿病伤口管理中，MOFs可同步调控高糖微环境中的炎症反应、促进血管新生和胶原沉积，将平均愈合时间缩短40%。

Introduction

全球4.22亿糖尿病患者面临两大难题：传统血糖检测需频繁采血，而慢性伤口易继发感染。MOFs的突破性在于其^{2000 m2/g}的超高比表面积和可功能化孔道——例如锆基UiO-66通过悬挂羧基捕获葡萄糖氧化酶（GOx），使电化学传感器灵敏度提升3个数量级；而锌基MOF-5负载的Ag⁺可在伤口处持续释放，对抗多重耐药菌。

The preparation methods

水热法合成的ZIF-8具有_{3.4 nm}规则孔道，但微波辅助合成能将其产率提高8倍。值得注意的是，机械化学法无需溶剂即可构建铜基HKUST-1，其乙酰丙酮吸附量达^{12 mmol/g}，为无创糖尿病筛查提供可能。

The Application in Glucose Measurement

仿生级联反应系统是近年亮点：将GOx与辣根过氧化物酶（HRP）共固定在MIL-101(Cr)的介孔中，通过双酶协同将检测限降至_{0.2 μM}。更巧妙的是NH₂-MIL-53(Al)的荧光猝灭效应，其与葡萄糖结合后量子产率变化呈现完美线性关系。

MOF-based oral drugs

针对胰岛素口服难题，叶酸修饰的Fe-MOF-74能抵抗胃酸降解，并在小肠靶向吸收。动物实验显示，其载药量达^{480 IU/mg}，给药后6小时仍维持血糖稳态。而载有二甲双胍的Mg-MOF-74表现出pH响应释放特性，在结肠部位释放率高达92%。

Therapeutic Effects in Diabetic Models

在STZ诱导的糖尿病鼠伤口模型中，Cu-BTC@胶原支架展现出三重功效：

1. 持续释放Cu²⁺抑制金黄色葡萄球菌生物膜形成

2. 上调VEGF表达促进血管网络重建

3. 通过调控TGF-β/Smad通路加速上皮再生

Current challenges

尽管前景广阔，MOFs仍面临生物降解毒性（如Cd-MOFs释放重金属）、规模化成本（每克ZIF-8纯化成本超$200）等瓶颈。解决方案包括开发稀土基MOFs提升稳定性，或采用微流控技术将生产成本降低60%。

Conclusion

MOFs正从实验室走向临床转化：

• 诊断端：集成呼气丙酮/MICRORNA/葡萄糖的多参数传感器

• 治疗端：智能胰岛素贴片结合闭环反馈系统

  未来5年，个性化MOF制剂或将成为糖尿病精准医疗的新标准。