本文亮点1. 综述了金属有机骨架(MOF)纳米药物载体在生物医学领域的应用进展。2. 综述了治疗性MOFs功能化的最新策略及其优缺点。研究背景 金属-有机骨架(MOFs)是一类高有序晶体多孔配位聚合物(PCPs)。MOFs具有结构清晰、比表面积和孔隙率高、孔径可调、易于化学功能化等优点，被认为是一类很有前途的纳米药物载体。近年来，用于生物医学的金属-有机框架(MOF)的研究备受关注。内容简介 湖南大学分子科学与生物医学实验室(MBL)团队等在本文中综述了MOFs的独特性质及其作为纳米药物载体在生物医学领域的应用。综述了利用表面吸附、孔包封、共价结合、功能分子作为构建基元等方法实现MOFs功能化的研究现状。随后介绍了MOFs在药物、蛋白质和核酸，特别是核酸适配体的细胞内传递方面的最新生物学应用。最后，本文对其面临的挑战和前景进行了全面的讨论，为MOFs作为高效药物传递系统的未来发展提供了背景。 图文导读 I MOFs简介及其在生物医学上的应用 金属-有机骨架(MOFs)以无机金属(如过渡金属和镧系金属)离子/团簇为节点，以有机配体(如羧酸盐、膦酸盐、咪唑酸盐和酚酸酯)为支撑，形成了扩展的无限一维/二维/三维MOFs网络。近年来，MOFs在生物医学领域的应用越来越受到人们的关注。当MOF粒子的尺寸缩小到纳米级时，这些纳米MOF(NMOFs)可以用于成像、化疗、光热治疗或光动力治疗的药物递送载体。与其它多孔材料相比，MOFs具有许多突出的优点，如：(1)具有高的比表面积和孔隙率，可用于高负载量的治疗药物；(2)易于通过无机团簇和/或有机配体对MOFs的物理(如孔径和形状)和化学性质进行改性。此外，通过对配体的预设计或合成后的修饰方法，可以在有机配体上添加所需的官能团；(3)通过MOFs的开放窗口和孔可以使扩散基质与结合分子发生相互作用；(4)中等强度的配位键，使MOF可生物降解；(5)明确的结构有利于主客体相互作用研究。由于这些独特的性质，MOFs被认为是药物传递和癌症治疗的最佳候选药物之一。II 药物递送的功能化MOFs具有独特的性质，如高度有序的结构、高比表面积和大孔容，使其能够在其外表面或开放通道上吸附功能分子，并将这些分子困在骨架内。此外，功能分子可以通过一锅法合成或合成后修饰，通过共价键结合到MOFs中。主要有四种先进策略可使具有生物应用治疗剂的MOFs功能化，包括：表面吸附、孔包封、共价结合和功能分子作为为构建模块。
图1. a 以ZIF-70为基质，将MG和GDH共固定在电极表面制备葡萄糖电化学生物传感器的原理图。b ssDNA固定在精确控制通道大小的Ni-IRMOF-74系列中的示意图。镍、碳和氧原子分别用绿色、金色和红色标记。c 随着MOF通道大小的增加，ssDNA与MOFs相互作用逐渐增强。相对较弱的相互作用保证了ssDNA的吸收、保护和可逆释放。
III 在药物传递中的应用常规化疗的一个主要问题是，由于不好的生物分布，需要使用高剂量的药物，导致频繁的剂量相关副作用。这就需要探索新型高效的药物递送系统(DDSs)。最近的研究表明，MOF纳米载体的应用可以实现靶向给药、增加细胞摄取和控制药物释放，使MOFs成为一类很有前途的药物释放DDS，包括抗癌药物、抗菌药物、代谢标记分子、抗青光眼药物和激素。
