载药MOF定制合成技术与应用方案

一、载药MOF定制合成服务内容

西安齐岳生物依托材料合成平台与多学科技术团队，提供覆盖载药MOF全链条的定制服务，通过精准调控材料结构与功能，满足不同场景下的药物递送需求。定制服务主要分为以下四大方向：

1.1 核心骨架定制

基于客户对载药量、稳定性及生物相容性的需求，提供多系列MOF骨架的定制合成，包括但不限于：

锆基MOF：如UiO-66系列（可调控缺陷度）、MOF-808等，具有优异的水热稳定性和生物相容性，适用于长期药物递送系统；

铁基MOF：如MIL-101(Fe)、Fe-MOF-5等，兼具磁响应性与类芬顿催化活性，可实现靶向递送与协同治疗；

锌基MOF：如ZIF-8（粒径20nm-20μm可调）、IRMOF系列，孔径可控性强，适合小分子药物负载；

双金属MOF：如CoZn-MOF、Zn/Mg-MOF-74等，通过金属离子协同作用增强药物释放动力学与治疗效果。

1.2 功能化修饰定制

通过表面修饰与孔道工程实现MOF的功能升级，具体包括：

靶向修饰：嫁接叶酸（FA）、RGD肽、单链DNA探针等靶向分子，提高对肿瘤细胞（如HepG-2、MDA-MB-231）的选择性识别能力；

刺激响应修饰：引入pH敏感键（如腙键）、 redox响应基团（如二硫键），实现酸性肿瘤微环境或细胞内还原条件下的药物可控释放；

成像造影修饰：负载5-FAM荧光分子、Gd(Ⅲ)离子等，构建磁共振/荧光 multimodal成像引导的诊疗一体化系统。

1.3 载药体系定制

针对不同药物类型（小分子化疗药、核酸药物、肽类药物）设计专属载药方案：

小分子药物负载：通过孔道吸附或配位作用负载阿霉素（DOX）、顺铂、5-氟尿嘧啶（5-FU）等，载药量高达35wt%（如中空Fe-MOF）；

核酸药物负载：利用静电作用吸附siRNA、DNA探针，实现基因治疗与化疗的协同；

肽类药物负载：通过微流控技术封装*癌肽（如At10），提高肽类药物的稳定性与细胞穿透性。

1.4 复合材料定制

开发MOF基复合载体材料，整合多种功能优势：

磁性复合MOF：如Fe3O4@MIL-101(Fe)、Fe3O4@ZIF-8核壳结构，兼具磁靶向与高载药能力；

生物炭/MOF复合材料：提升材料的生物相容性与体内循环稳定性；

MOF@脂质体复合物：如BSO@MOF-Lip，降低MOF的细胞毒性，增强药物的肿瘤穿透深度。

二、载药MOF定制案例展示

案例1：pH响应性顺铂@缺陷UiO-66载药系统

定制需求：开发高载药量、pH响应的顺铂递送载体，用于克服肿瘤耐药性。

技术方案：合成富含缺陷的纳米级UiO-66 MOF，通过Zr-O=P键连接膦酰基乙酸酯配体，利用未反应羧基锚定顺铂前药cis,cis,trans-(Pt(NH3)₂Cl₂(OH)₂)。

性能指标：顺铂载药量达25.7wt%（Zr₆:Pt:P比率为1.5:1:1），显著高于无缺陷UiO-66；在pH 5.0酸性环境下实现药物快速释放，释放量是pH 7.4条件下的3.2倍。

应用效果：可进一步吸附FAM标记的DNA探针（与miRNA-185互补），实现顺铂化疗与基因检测的一体化，对耐药性肿瘤细胞的抑制率提升40%以上。

案例2：磁响应DOX@Fe3O4/MIL-101(Fe)复合载体

定制需求：构建兼具磁靶向、pH响应释放与荧光成像功能的阿霉素递送系统。

技术方案：采用核壳结构设计，以Fe3O4纳米粒子为核，MIL-101(Fe)为壳，表面修饰叶酸（FA）与5-FAM荧光分子，负载阿霉素（DOX）。

性能指标：DOX载药量为28.6wt%，在交变磁场作用下可实现肿瘤部位的精准富集；酸性条件（pH 5.0）下48h药物释放率达85%，正常生理条件下释放率仅12%。

应用效果：对乳腺癌MDA-MB-231细胞的毒性是游离DOX的1.8倍，而对正常乳腺MCF-10A细胞的毒性降低50%，体内成像显示肿瘤部位荧光强度是游离药物组的4.5倍。

三、典型高分文献摘抄及翻译

文献1：Hollow structural metal-organic frameworks exhibit high drug loading capacity, targeted delivery and magnetic resonance/optical multimodal imaging

原文摘抄："Benefiting from their hollow structures, the drug loading capacity is as high as 35%. Due to post-modification with folic acid (FA) and the fluorescent reagent (5-FAM) and the existence of Fe(iii), in vitro experiments indicate that Fe-MOF-5-NH₂-FA-5-FAM/5-FU can target cancer cells HepG-2 and display excellent magnetic resonance/fluorescence imaging. Furthermore, in vivo biodistribution indicates that Fe-MOF-5-NH₂-FA-5-FAM/5-FU can accumulate in the tumor."

中文翻译："得益于中空结构，该材料的载药量高达35%。由于表面修饰了叶酸（FA）和荧光试剂（5-FAM），且含有Fe(Ⅲ)离子，体外实验表明Fe-MOF-5-NH₂-FA-5-FAM/5-FU能够靶向HepG-2肝癌细胞，并表现出优异的磁共振/荧光成像性能。此外，体内 biodistribution实验表明该载药系统可在肿瘤部位富集。"

文献来源：PubMed, DOI: 10.1016/j.biomaterials.2019.119512

文献2：以MOF为载体的顺铂及小干扰RNA的协同运输与定向缓释

原文摘抄："我们设计了富含缺陷的纳米级UiO-66金属有机骨架（MOF），通过Zr-O=P键连接杂化的膦酰基乙酸酯配体，未反应的羧基进一步锚定顺铂前药cis,cis,trans-(Pt(NH3)₂Cl₂(OH)₂)。实现了256.5mg·g⁻¹（基于顺铂为25.7wt%）的载药量，即Zr₆：Pt：P比率为1.5：1：1。该载药量超过了无缺陷的UiO-66和几种其他MOF载体。"

中文翻译："We designed a nanoscale UiO-66 metal-organic framework (MOF) rich in defects, connecting hybrid phosphonoacetate ligands through Zr-O=P bonds, and the unreacted carboxyl groups further anchor the cisplatin prodrug cis,cis,trans-(Pt(NH3)₂Cl₂(OH)₂). A drug loading capacity of 256.5 mg·g⁻¹ (25.7 wt% based on cisplatin) was achieved, with a Zr₆:Pt:P ratio of 1.5:1:1. This loading capacity exceeds that of defect-free UiO-66 and several other MOF carriers."

文献来源：苏州大学张文华课题组，2025

四、载药MOF定制产品列表