据世界卫生组织发布资料显示，全球每年近1000万例死亡由癌症导致，占总死亡数的16%。我国每年新发癌症约450万人，占全球总癌症新发病例的20%-25%，已成为全球癌症高发地区。临床治疗癌症的主要手段之一是给予癌症病人静脉注射抗肿瘤药物，但副作用极大，严重损坏病人正常组织器官。近日，湖南大学施李杨/戴建武团队在生物材料领域顶级期刊Acta Biomaterialia（影响因子：10.63）上发表了题为”Metal-organic framework-based hydrogel with structurally dynamic properties as a stimuli-responsive localized drug delivery system for cancer therapy”的研究论文，开发了一种新型水凝胶药物制剂，可显著降低抗癌药物毒副作用并提高抗肿瘤效果。

金属-有机框架(MOF)作为一种多孔纳米生物材料，被用于抗肿瘤药物递送，但面临诸多临床挑战：(1)材料在体内快速降解，易发生背景泄露，且未经修饰的MOF靶向效果差，循环到靶点的药物浓度低；(2)纳米药物载体在体内循环代谢较快，停留时间较短，抑制肿瘤增长效果差；(3)静脉递送载药纳米材料会对免疫系统在内的正常组织产生严重毒副作用，存在全身性免疫抑制风险。为解决以上问题，湖南大学施李杨课/戴建武团队利用动态配位化学策略开发了一种具有剪切变稀和自愈合能力的可注射MOF基水凝胶（图1）。

图1可注射MOF基水凝胶作为局部给药系统的设计及癌症治疗应用

该研究先制备包裹阿霉素的MOF颗粒（DOX@MOF），再合成双膦酸根修饰的透明质酸高分子（HA-BP）,通过简单混合DOX@MOF悬浊液和HA-BP溶液制备HA-BP·MOF@DOX水凝胶。凝胶交联网络的形成是高分子上的双膦酸基团和MOF上的锌配位实现，该凝胶可被递送到肿瘤原位，并能响应肿瘤部位的弱酸和高浓度ATP环境，可在局部缓慢释放抗癌药物。利用BALB/c荷瘤小鼠模型验证了该水凝胶生物材料的优异体内抗肿瘤效果，只需一次注射治疗即可长效抑瘤（图2），该研究对研发临床实用型抗肿瘤生物材料提供理论和实践指导。

图2体内抗肿瘤治疗效果：A-D)不同处理组单只小鼠肿瘤增长曲线; E)不同处理组小鼠肿瘤的平均增长曲线; F)不同处理组小鼠的生存率; G)不同处理组小鼠的体重变化。

该论文第一作者是施李杨副教授指导的已毕业硕士研究生曾昱芹同学，湖南大学生物学院张璨副教授为共同一作。通讯作者为湖南大学生物学院施李杨副教授和戴建武教授。论文信息如下：Yuqin Zeng#, Can Zhang#, Dou Du, Ya Li, Lu Sun, Yuanyuan Han, Xiaoxiao He, Jianwu Dai*, Liyang Shi*, Metal-organic Framework-based Hydrogel with Structurally Dynamic Properties as a Stimuli-responsive Localized Drug Delivery System for Cancer Therapy.Acta Biomaterialia,2022, 145:43–51.