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為什么ZIF-8在生物醫藥領域的研究越來越多?

先豐納米 2024-10-08 | 閱讀：1062

沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8是一種孔徑可調、孔隙率高、生物相容性好、穩定性高的新型金屬有機框架材料（MOFs），可廣泛應用于吸附、儲氣、催化等領域。在生物醫藥領域，ZIF-8是Zn基MOFs中應用最廣泛的藥物載體，可以實現對化療藥物、聲敏劑分子、生物酶等的高效裝載，同時具有在弱酸性環境下ROS響應性藥物釋放的功能，因此將其作為藥物載體實現抗腫瘤藥物的高效運輸和腫瘤部位精準釋放具有極大的潛力。

本期小豐整理了3篇近期ZIF-8在生物醫學領域的應用進展，一起看下吧~

Acta Pharmaceutica Sinica B

ZIF-8包裹治療基因結合細菌用于癌癥免疫治療

由于腫瘤微環境（TME）中的血管異常增殖，特定腫瘤靶向基因遞送仍然是一個未解決的治療問題。研究發現一些細菌對厭氧和免疫抑制的 TME 表現出自發趨化性，這使得它們成為癌癥基因治療的理想天然載體。

2024年7月27日，Acta Pharmaceutica Sinica B( IF 14.7 )報道了研究人員將包裹白細胞介素2(IL2)質粒的ZIF-8金屬有機框架結合到傷寒沙門氏菌菌株（Salmonella）的表面，得到了一種靶向腫瘤微環境的基因遞送系統IL2/ZIF-8@Salmonella。

實驗結果表明，質粒/ZIF-8@Salmonella可以在腫瘤微環境中富集，并被腫瘤相關巨噬細胞(TAM)有效吞噬，從而導致治療性蛋白的表達和分泌。與IL2/ZIF-8顆粒或沙門氏菌的單一療法相比，IL2/ZIF-8@Salmonella在黑色素瘤和原位肝細胞癌(HCC)模型中表現出顯著改善的腫瘤抑制效果，同時對主要器官和造血系統的毒性較低。

研究人員進一步討論了其作用機制發現，IL2/ZIF-8@Salmonella增加了TME中的IL2水平，從而導致抗腫瘤免疫反應被重新激活，其標志是細胞毒性T淋巴細胞(CTL)和巨噬細胞數量增加，以及CTL活化水平更高和巨噬細胞M1極化。更重要的是，IL2/ZIF-8@Salmonella對主要器官和造血系統表現出高度的安全性。

該項研究制備的這種新型質粒/ZIF-8@Salmonella系統可同時實現治療基因的有效TME靶向遞送以及TIME的協同重新激活。隨著對細菌-宿主免疫反應和抗腫瘤免疫反應之間相互作用的更深入了解，細菌將成為多學科治療癌癥的積極貢獻者。

文獻名稱：Development of a bacteria-nanosapper for the active delivery of ZIF-8 particles containing therapeutic genes for cancer immune therapy

DOI:10.1016/j.apsb.2024.07.020

Advanced Functional Materials

超薄ZIF-8涂層增強酶納米制劑用于老年骨質疏松癥治療

抗氧化酶被認為是有效抵抗氧化應激和治療老年骨質疏松癥最直接、最安全的候選者。然而，由于其尺寸原因，現有的酶遞送載體不可避免地被細胞內吞，隨后進入pH值低、富含酸性水解酶的內體/溶酶體，導致治療效果有限。

2024年9月5日，Advanced Functional Materials(IF 18.5)報道研究人員通過原位配位介導的自組裝策略制備出用超薄ZIF-8涂層增強的超小型超氧化物歧化酶（SOD）納米制劑utZIF-SOD，利用小尺寸效應utZIF-SOD通過直接、高效的細胞吸收而不是內細胞降解，從而避免了溶酶體降解，表現出較高的利用效率。

研究發現，超薄ZIF-8涂層增強了SOD酶的穩定性，即使在氧化應激水平較高的衰老細胞中，utZIF-SOD仍能有效消除過量的ROS，減少骨髓間充質干細胞（BMSCs）與衰老相關的表型，從而增強其增殖、遷移和成骨能力。其清除過量細胞內活性氧（ROS）的效率約為天然SOD的1.5倍，更好地促進了衰老骨髓間充質干細胞的成骨分化。

在老年骨質疏松癥小鼠模型中，utZIF-SOD治療后的骨密度增量約為天然SOD的2倍，實現了老年骨質疏松的逆轉。因此，通過原位協調介導的自組裝策略制備的utZIF-SOD在細胞進入過程中可以繞過內溶酶體系統，因而可以防止成年小鼠的骨質流失，加速老年嚙齒動物的骨再生，并最終逆轉SOP。

這項工作展示了合成具有超薄金屬有機框架涂層的超小納米制劑的巨大前景，并為高效的酶遞送開辟了新途徑。

文獻名稱：Ultrathin ZIF-8 Coating-Reinforced Enzyme Nanoformulation Avoids Lysosomal Degradation for Senile Osteoporosis Therapy

DOI: 10.1002/adfm.202410931

Advanced Healthcare Materials

通過ZIF-8封裝觸發AQP-3蛋白增強氨甲環酸滲透，用于治療黃褐斑和紅斑痤瘡

氨甲環酸（TA）作為口服藥物全身使用會帶來不良反應，而皮內注射又會導致疼痛和感染風險。此外，高親水性的TA很難穿透含有大量疏水性脂質化合物的皮膚屏障，這對其局部應用造成了巨大的限制。

為了提高TA的滲透率，2024年3月27日，Advanced Healthcare Materials報道研究人員開發了一種以ZIF-8作為超級封隔器的TA輸送系統TA@ZIF-8，在提高TA皮膚滲透的同時還可以進一步抑制色素沉著和炎癥。

理論計算結果表明，TA分子可以通過物理吸附加載到ZIF-8簇的籠狀結構中，或者通過形成新的化學鍵部分取代籠狀結構上的2-MeIM，這種結合方式讓TA封裝效率達到25%。由于TA@ZIF-8通過氫鍵和疏水相互作用與AQP-3的相互連接，使得皮膚水合作用升高，TA的透皮穿透進一步增強，可穿過皮膚屏障的障礙，通過內吞作用進入黑素細胞后，降低黑色素含量，抑制黑素生成相關酪氨酸酶的活性和相關基因的表達，從而發揮其治療黃褐斑的療效。

此外，TA也可以到達真皮，抑制炎癥因子。當TA@ZIF-8暴露于炎癥性皮膚組織周圍的弱酸性微環境時，其結構被降解，釋放的Zn2+與TA發揮協同作用，共同抑制炎癥因子。

該項工作制備的TA@ZIF-8不僅增強了TA的透皮特性，有效地抑制色素沉著，而且還能解決同時發生的炎癥，為黃褐斑和酒糟鼻提供一個多維的治療，具有多種優勢的高效無創皮膚療法，這將激發更多對其他皮膚傳遞應用的研究。

文獻名稱：Enhancing Tranexamic Acid Penetration through AQP-3 Protein Triggering via ZIF-8 Encapsulation for Melasma and Rosacea Therapy

DOI: 10.1002/adhm.202304189

先豐納米ZIF-8生物定制服務

截止到9月，先豐納米幫助客戶完成的ZIF-8生物定制服務項目有：

1.CCM@ZIF-8

2.PVP修飾CeO2@ZIF-8@姜黃素及PVP修飾CeO2@ZIF-8

3.多巴胺修飾ZIF-8負載BMP-2

4.ZIF-8載白細胞介素4（IL-4）

5.TAT/anti-NLRP3@ZIF-8

6.anti-NLRP3@ZIF-8