氨基功能化的ZIF-90作为靶向且pH响应型纳米载体，用于乳癌治疗中的姜黄素递送

《Journal of Pharmaceutical Innovation》：Amino-Functionalized ZIF-90 as a Targeted and pH-Responsive Nanocarrier for Curcumin Delivery in Breast Cancer Therapy

癌症治疗纳米载体开发及其性能研究。采用氨基修饰叶酸靶向的ZIF-90金属有机框架，实现curcumin的pH响应性释放与电化学实时监测，显著提高对MCF-7乳腺癌细胞的特异性毒性（79% vs 67%），正常细胞毒性低（22-24%），验证了靶向递送系统的有效性。

　　

摘要

目的

本研究的目的是开发一种基于多功能金属有机框架的纳米载体，该载体集成了靶向递送、pH响应型药物释放和实时监测功能，以实现有效的癌症治疗。具体而言，本研究探讨了叶酸接枝、氨基功能化的ZIF-90框架是否能够实现选择性姜黄素（CUR）的递送，并在模拟肿瘤条件下进行电化学监测。

方法

合成了负载姜黄素的氨基功能化ZIF-90，并将其与叶酸（FA）结合，得到CUR@FA-g-ZIF-90。通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和紫外-可见光谱（UV–Vis）、粉末X射线衍射（PXRD）、扫描电子显微镜（SEM）、热重分析（TGA）、氮吸附-脱附分析（BET）、Zeta电位和动态光散射（DLS）等手段对其结构和物理化学性质进行了表征。药物负载率和包封效率通过分光光度法测定。在生理条件（pH 7.4）和模拟肿瘤条件（pH 5.5）下，利用差分脉冲伏安法（DPV）研究了pH响应型药物释放行为，并通过Korsmeyer-Peppas模型分析了释放动力学。通过MTT实验评估了CUR@FA-g-ZIF-90对MCF-7人类乳腺癌细胞和正常成纤维细胞的体外抗癌活性和选择性。

结果

光谱分析证实了氨基功能化、叶酸接枝和姜黄素掺入的成功。PXRD图谱显示，药物加载后ZIF-90的晶体结构得以保留，但峰强度降低；SEM图像显示其形态未发生显著变化，没有出现聚集现象。氮吸附-脱附分析表明，姜黄素占据孔隙后，载体表面积从1220 m2 g?1显著降低至520 m2 g?1。Zeta电位从ZIF-90的-5.3 mV变为氨基化ZIF-90的+3.8 mV，再变为FA-g-ZIF-90的-2.8 mV，表明表面修饰成功。DLS显示药物加载后载体的流体力学直径从98 nm增加到124 nm。TGA进一步证明了姜黄素的掺入，表现为额外的重量损失阶段。DPV研究显示，在pH 7.4条件下释放缓慢（48小时内释放30%），而在pH 5.5条件下释放加速（48小时内释放84%），表现出双相释放行为。动力学分析（0.5 < n < 0.8）表明释放过程涉及扩散和表面侵蚀等异常机制。在细胞毒性研究中，CUR@FA-g-ZIF-90对MCF-7细胞的毒性最高（79%），高于游离姜黄素（67%）和非靶向CUR@ZIF-90（72%），而载体本身的细胞毒性较低（20%）。在正常成纤维细胞中，所有配方均表现出较低的细胞毒性（22–24%），与对照组相当，说明该载体具有良好的选择性和生物相容性。

结论

CUR@FA-g-ZIF-90纳米平台有效结合了靶向递送、pH响应型释放和基于DPV的实时监测功能，展现出在先进癌症治疗中的巨大潜力。

图形摘要

目的

本研究的目的是开发一种基于多功能金属有机框架的纳米载体，该载体集成了靶向递送、pH响应型药物释放和实时监测功能，以实现有效的癌症治疗。具体而言，本研究探讨了叶酸接枝、氨基功能化的ZIF-90框架是否能够实现选择性姜黄素（CUR）的递送，并在模拟肿瘤条件下进行电化学监测。

方法

合成了负载姜黄素的氨基功能化ZIF-90，并将其与叶酸（FA）结合，得到CUR@FA-g-ZIF-90。通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和紫外-可见光谱（UV–Vis）、粉末X射线衍射（PXRD）、扫描电子显微镜（SEM）、热重分析（TGA）、氮吸附-脱附分析（BET）、Zeta电位和动态光散射（DLS）等手段对其结构和物理化学性质进行了表征。药物负载率和包封效率通过分光光度法测定。在生理条件（pH 7.4）和模拟肿瘤条件（pH 5.5）下，利用差分脉冲伏安法（DPV）研究了pH响应型药物释放行为，并通过Korsmeyer-Peppas模型分析了释放动力学。通过MTT实验评估了CUR@FA-g-ZIF-90对MCF-7人类乳腺癌细胞和正常成纤维细胞的体外抗癌活性和选择性。

结果

光谱分析证实了氨基功能化、叶酸接枝和姜黄素掺入的成功。PXRD图谱显示，药物加载后ZIF-90的晶体结构得以保留，但峰强度降低；SEM图像显示其形态未发生显著变化，没有出现聚集现象。氮吸附-脱附分析表明，姜黄素占据孔隙后，载体表面积从1220 m2 g?1显著降低至520 m2 g?1。Zeta电位从ZIF-90的-5.3 mV变为氨基化ZIF-90的+3.8 mV，再变为FA-g-ZIF-90的-2.8 mV，表明表面修饰成功。DLS显示药物加载后载体的流体力学直径从98 nm增加到124 nm。TGA进一步证明了姜黄素的掺入，表现为额外的重量损失阶段。DPV研究显示，在pH 7.4条件下释放缓慢（48小时内释放30%），而在pH 5.5条件下释放加速（48小时内释放84%），表现出双相释放行为。动力学分析（0.5 < n < 0.8）表明释放过程涉及扩散和表面侵蚀等异常机制。在细胞毒性研究中，CUR@FA-g-ZIF-90对MCF-7细胞的毒性最高（79%），高于游离姜黄素（67%）和非靶向CUR@ZIF-90（72%），而载体本身的细胞毒性较低（20%）。在正常成纤维细胞中，所有配方均表现出较低的细胞毒性（22–24%），与对照组相当，说明该载体具有良好的选择性和生物相容性。

结论

CUR@FA-g-ZIF-90纳米平台有效结合了靶向递送、pH响应型释放和基于DPV的实时监测功能，展现出在先进癌症治疗中的巨大潜力。

图形摘要