大分子（例如生物酶）尤其是跨尺度多生物分子的传质，对微孔金属-有机框架材料（MOFs）提出了严峻挑战。近日，海南大学食品科学与工程学院姜珂副研究员、材料科学与工程学院张玲副教授与福建师范大学陈邦林教授合作，通过精确调控生长条件，实现了微孔ZIF-8壳在中空普鲁士蓝PB核的外延生长，构建了微孔、介孔和大孔高度区域有序的多级孔MOFs异质结。该独特结构实现了跨尺度大分子葡萄糖氧化酶（GOx）和小分子5-氟尿嘧啶（5-FU）的定向区域装载，并触发了生物客体分子与MOFs载体的协同抗癌性能。相关成果以“Hierarchically Micro-, Meso- and Macro-Porous MOF Nanosystems for Localized Cross-scale Dual-Biomolecule Loading and Guest-Carrier Cooperative Anticancer Therapy”为题，发表在材料领域国际顶级期刊《ACS Nano》（IF=15.8，中科院大类一区TOP）上。其中，海南大学食品科学与工程学院硕士研究生柯巧媚与姜珂副研究员为论文的共同第一作者，海南大学食品科学与工程学院姜珂副研究员、材料科学与工程学院张玲副教授和福建师范大学陈邦林教授为论文共同通讯作者。
本文要点
1、通过离子刻蚀手段获得内部中空与介孔窗相连的PB核，进一步通过电荷诱导自组装策略实现微孔ZIF-8壳的外延生长，得到HPZ。
2、系列表征手段证实了HPZ具有高度区域有序的微孔、介孔和大孔多级孔结构。该独特结构可实现大分子GOx和小分子5-FU的定向区域装载。
3、模拟肿瘤微环境的药物释放结果表明，葡糖酸作为诱导因子，有效触发了ZIF-8分解与GOx释放之间的级联反应。
4、体外和体内实验全面证明了生物客体分子与MOFs载体间高效的协同化疗/饥饿治疗性能。
5、转录组测序分析揭示了抗癌机制，该纳米系统可有效抑制癌细胞的DNA转录，从而诱导细胞凋亡。
多级孔构筑及协同抗癌示意图
原文链接https://doi.org/10.1021/acsnano.4c02288
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