一.研究背景及意义
药物分子有效发挥治疗作用很大程度上依赖于递药载体。尽管有些药物分子单独给药仍可被人体吸收而发挥作用,但是血药浓度不稳定往往会带来较大的毒副作用[1],好的载体则可以避免此类问题的发生。因此,构建靶向性好,可控释或缓释,生物相容好且毒性低的药物递送载体一直是药剂学领域研究的热点。
金属有机框架(MOFs) 是一种新兴的混合多孔材料,它是由有机连接分子和金属离子中心配位形成的结晶材料,近年来引起越来越多的关注。通过多样化设计及研究,发现它在光、电、磁,尤其在气体的吸附和存储等方面都有着应用潜力,正迅速发展并成为材料化学等领域的研究热点[2]。由于MOFs 显现出许多作为药物载体的潜在特性,如极高的比表面积、能够负载药物分子的大的孔道尺寸、以及金属与有机配体相对不稳定的配位键可被生物降解性等特性,使它日益成为药物存储和传递的重要候选材料,科学家们对其寄予了较大的期望[3]。MOFs与传统的药物载体相比具有以下优势:第一,多样性的结构使MOFs具有不同的形态,组成,大小和化学性质,可根据药物特点进行针对性设计;第二,MOF具有高度均一的尺寸,方便工业化生产和质量控制;第三,MOFs具有大的表面积,有利于提高药物的包载效率[4];第四,金属离子与有机框架分子间的配位键稳定性较弱,大多数 MOFs可生物降解,与纯无机材料相比毒性较低。
环糊精( cyclodextrin,CD) 是直链淀粉在由芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶作用下生成的一系列环状低聚糖的总称,通常含有6 ~ 12 个D-吡喃葡萄糖单元。 其中研究得较多并且具有重要实际意义的是含有6、7、8 个葡萄糖单元的分子,分别称alpha;-、beta;- 和gamma;- 环糊精,其中gamma;-环糊精因其较强的包合能力,被广泛应用于制药和食品行业[5]。由于连接葡萄糖单元的糖苷键不能自由旋转,环糊精不是圆筒状分子而是略呈锥形的圆环,鉴于其内腔疏水而外部亲水的特性,使其可依据范德华力、主客体分子间的匹配作用等与许多分子形成包合物,已被广泛用于掩盖药物不良气味、提高难溶性药物溶解度、改善药物稳定性等诸多方面。
2010年,美国西北大学的J. Fraser Stoddart教授报道了一类全新的基于环糊精(CD)的MOF材料。作者特别提到,这种CD-MOF可以全部使用食品级材料进行制备,制作过程也十分简单,在将钾盐、gamma;环糊精溶于纯水并过滤后,用2-7天的时间使乙醇挥发进入水相,即可析出无色透明的CD-MOF晶体,在生物相容性和毒性方面显示出极佳的应用前景[6]。然而CD-MOF在水中极易溶解[7]的性质却成为其在生物环境中应用的瓶颈。
因此,探索改善其水中稳定性的方法具有良好的科学意义和创新价值。
二.发展现状
众所周知,给药载体需要具有一定的包载能力,而MOFs就有这样的性质。2006年, Frey和同事首先提出MOFs有药物递送的潜力,从此,MOFs作为很有前景的药物载体被广泛研究。2008年,MOFs被发现可根据药物分子的尺寸改变其孔径大小。2010 年美国科学家Stoddart合成了 CD-MOFs ,为分子构筑材料家族增添了新的成员,并发现它具有54%孔体积,可以与气体强而可逆地结合[8]。由此,具有高的药物装载量、可生物降解性、较强的包合能力及多功能化的CD-MOFs,逐渐被医药领域所关注。随后,科学家对它的制备、结构、稳定性[9]进行了研究,并尝试用CD-MOF包合不同药物,如抗炎药,血管紧张素制转化酶抑剂等。2016年,上海药物研究所张继稳等人研究了其对不同药物的吸附作用[10],接下来报道了一系列相关文章,包括用微波辅助快速合成CD-MOF的方法[11],能高效承载兰索拉唑的CD-MOF[12],能长效释放药物的CD-MOF等。但这些工作未从根本上解决CD-MOF在水中不稳定的问题。2012年,Furukawa等人用乙二醇二缩水甘油醚交联CD-MOF,在水中脱去钾离子后形成水中稳定的立方凝胶[13];2016年,又有学者用富勒烯C60载入CD-MOF,通过增加体系疏水性一定程度上延长了CD-MOF在水中的稳定时间;受这些工作启发,张继稳组先用胆固醇对CD-MOF表面进行疏水性修饰达到类似效果[14],后来在2017年的一个工作中用碳酸二苯酯交联CD-MOF,使其变为水中稳定的立方颗粒[15]。
交联化为CD-MOF水中稳定性改善提供了一个可行的思路,本研究将继续丰富交联材料和方法,力求获得生物可降解,释放可调控的新型MOF递药载体。
三.主要内容
