1. 背景

在過去的十年中，金屬有機(jī)框架(MOFs)已被報(bào)道用于多種應(yīng)用，包括氣體分離/吸附、光電子、傳感、能源相關(guān)應(yīng)用、催化、膜技術(shù)和藥物輸送。在藥物輸送領(lǐng)域，一些用于腫瘤藥物輸送的材料正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)。這種網(wǎng)狀化學(xué)的發(fā)展導(dǎo)致了一種新的晶體多孔材料家族的產(chǎn)生，稱為共價(jià)有機(jī)框架(COFs)，它完全由有機(jī)支架組成，不含金屬離子。這一領(lǐng)域出現(xiàn)于2005年，近年來蓬勃發(fā)展。

COFs由碳、氫、氮、氧、和硼或硫等非金屬元素組成，這些元素通過強(qiáng)共價(jià)鍵連接在一起，形成2D/3D晶體周期結(jié)構(gòu)。由于有機(jī)合成的廣泛多樣性，COFs可以產(chǎn)生具有各種結(jié)構(gòu)的有前途的材料，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)到功能的應(yīng)用。與mof類似，COFs也被廣泛應(yīng)用于氣體物質(zhì)的分離、化學(xué)和生物識別、多相催化、光電子、能量存儲和轉(zhuǎn)換、傳感、光熱和光動力治療等領(lǐng)域。

COFs 在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 ：在聚合物體系中，COFs是生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的新興候選人，因?yàn)?(a) 它們的模塊化和可調(diào)結(jié)構(gòu)，可用于熒光成像或與目標(biāo)結(jié)構(gòu)結(jié)合，(b)固有孔隙，可用于上傳客體分子，如藥物分子；(c) COFs的結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以調(diào)整，使COFs具有多種光學(xué)特性的有趣材料，這些特性無法與其單體分開使用，**終可以為成像和治療方面提供額外的特性。(d)與MOFs相比，COFs本質(zhì)上不含金屬，因此沒有金屬離子浸出引起的潛在生物毒性方面的擔(dān)憂。

COFs可以擁有2D或3D架構(gòu)。大多數(shù)報(bào)道的結(jié)構(gòu)本質(zhì)上是二維的，由共價(jià)鍵連接在一起的二維納米片組成這些納米片通過非共價(jià)π π相互作用堆疊。COFs的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和幾何形狀可以根據(jù)其單體(包括官能團(tuán))的分子幾何形狀來預(yù)先定義。，COFs可以通過控制其單體的空間維度來進(jìn)行2D/3D空間位置的控制，這是COFs優(yōu)于非晶聚合物的優(yōu)點(diǎn). **COFs的常見方法和時間歷程如圖1所示

圖1. COFs 合成和發(fā)展時間軸

COFs的合成有以下幾種方法:(a)離子熱法，(b)機(jī)械化學(xué)法，(c)微波法，(d)溶劑熱法，(e)常壓液相合成，(f)聲化學(xué)法。

離子熱合成是指在離子液體中合成COFs，離子液體是室溫下的液體，是一類有機(jī)鹽類。離子液體作為傳統(tǒng)揮發(fā)性有機(jī)溶劑的替代品，具有環(huán)境友好性，具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。

擠壓、剪切和摩擦等機(jī)械力/能量可以作用于物質(zhì)，通過形成新的化學(xué)鍵導(dǎo)致分子發(fā)生化學(xué)變化，這被稱為機(jī)械化學(xué)。隨著機(jī)械技術(shù)的發(fā)展和越來越多地使用研磨和球磨儀器，這些通用的過程已被用于通過機(jī)械化學(xué)途徑合成不同的化合物。在機(jī)械化學(xué)合成COFs的情況下，應(yīng)用不同的機(jī)械工藝，如成型和使用砂漿、擠出機(jī)、球磨機(jī)和/或3D打印機(jī)。事實(shí)上，機(jī)械化學(xué)合成幾乎不需要溶劑，使其成為一種更環(huán)保的合成途徑。另一種方法是微波合成，采用微波輻射/加熱，在短時間內(nèi)加熱穩(wěn)定，不需要任何熱傳導(dǎo)。的確，與傳統(tǒng)的加熱方法相比，微波反應(yīng)速度更快，效率更高，從而節(jié)省了時間。

溶劑熱法是合成COFs**常用的途徑。**，大多數(shù)COFs都是使用這種途徑合成的，在這種途徑中，反應(yīng)在一定溫度下在密封容器內(nèi)進(jìn)行，通常溫度是升高的。這通過溶劑的自壓力在密封容器中產(chǎn)生增強(qiáng)的壓力，**終得到再結(jié)晶的材料。通常，一個內(nèi)襯聚四氟乙烯(PTFE)的容器被放置在一個不銹鋼容器內(nèi)，連同一個厚壁的耐熱玻璃管，也可以用來維持升高的溫度。合成后，將粗粉用有機(jī)溶劑洗滌幾次，然后在真空下干燥。尺寸較大/較大的聚四氟乙烯襯墊也可用于大量材料的合成。

常壓液相合成是在常壓和室溫下進(jìn)行的，這是Zamora等人首次報(bào)道的，其中1,3,5-三(4-氨基苯基)苯和苯-1,3,5-三乙醛在DMSO中攪拌48小時，得到粉狀產(chǎn)品。這為大規(guī)模生產(chǎn)開辟了新的方向。

聲化學(xué)方法是制備COFs的另一種方法，包括使用聲波來合成它們。根據(jù)合成所使用的功率，結(jié)構(gòu)可以變化。在少溶前體的情況下，這種方法是有用的。Ahn等人報(bào)道了通過改變1,4-苯二硼酸和2,3,6,7,10,11-六羥基三苯之間的聲納功率來合成多功能COFs的聲化學(xué)方法。

對于特定靶標(biāo)的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，COFs支架需要多種功能位點(diǎn)。有利的是，COFs可以通過功能化進(jìn)行修飾，可以采用以下兩種方法:(i)合成前修飾:在前體合成之前進(jìn)行修飾，即pre-SM;(ii)合成后修飾:在COF支架合成之后進(jìn)行修飾，即post-sm。在pre-sm的情況下，在單體中引入官能團(tuán)，可用于制備功能化的cof。然而，由于合成途徑的限制，并不是所有類型的COFs都可以用這種方法制備，從而限制了其利用。在post-sm的情況下，COFs可以通過保持面向目標(biāo)的錨定基團(tuán)不受合成后修飾的影響來合成。合成后，可根據(jù)目標(biāo)對同一基團(tuán)進(jìn)行修飾。在某些情況下，如果修飾的目標(biāo)分子比孔大，那么只能進(jìn)行表面修飾/功能化。這一過程的示意圖如圖2所示

圖2 . COFs的多種功能化：Pre-SM 和 Post-SM

COFs易于合成和多功能化使其具有廣泛的應(yīng)用。COFs的新興應(yīng)用之一是在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，其中**好的想法之一是藥物封裝/解封裝。一些藥物分子存在生物穩(wěn)定性低、腫瘤靶向性差等問題，利用靶向性COFs作為遞送貨物可以克服這些問題。COFs在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的另一個應(yīng)用是光動力治療(PDT)，這是一種微創(chuàng)治療方法，在COFs中加載多功能光敏劑。隨后，它們吸收光，通過氧的激發(fā)形成活性氧，**終導(dǎo)致癌細(xì)胞死亡。另外，光熱療法(PTT)是COFs的另一個重要應(yīng)用，其中COFs中的光熱劑吸收近紅外范圍內(nèi)的輻射。光熱劑的激發(fā)態(tài)能量通過非輻射松弛以熱的形式散失，**終使細(xì)胞溫度升高而破壞細(xì)胞。因此，本文就該領(lǐng)域的研究進(jìn)展作一綜述。

脂質(zhì)體、二氧化硅、mof和多孔碳基納米顆粒已被報(bào)道為藥物載體。脂質(zhì)體是可溶性和/或可生物降解載體的一個例子，它們在應(yīng)用后分解，其中它們的親水頭部對準(zhǔn)超分子結(jié)構(gòu)的內(nèi)部和外部以及由它們的疏水尾部組成的膜的內(nèi)部。脂質(zhì)體的直徑一般為100-200nm。使用生物相容性聚合物如聚乙二醇可以提高循環(huán)時間，導(dǎo)致更大的生物利用度。二氧化硅具有高表面積體積比，這使得表面改性，同時保持高孔隙率。**，多種藥物的體外和體內(nèi)遞送都已實(shí)現(xiàn)。mof是一種高度有序的結(jié)構(gòu)，具有永久孔隙和大表面積。它們是由配體與金屬離子/簇通過配位鍵組裝而成的。它們有一個具有化學(xué)性質(zhì)的可調(diào)支架，這種高度有序的結(jié)構(gòu)，使它們的化學(xué)性質(zhì)能夠控制。因此，mof已成為腫瘤藥物輸送和應(yīng)用的合適候選者，目前正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)。通常通過熱解合成的多孔碳基納米顆粒也可用于藥物遞送，因?yàn)樗鼈兙哂懈弑砻娣e和物理化學(xué)性質(zhì)。介孔碳納米材料將近紅外光轉(zhuǎn)化為熱的能力促進(jìn)了其在聯(lián)合光熱治療和化療中的應(yīng)用。

盡管使用不同的藥物載體取得了很大的進(jìn)展，但它們?nèi)匀槐憩F(xiàn)出一些缺點(diǎn)，如下:(a)從載體中浸出有毒物質(zhì)，例如金屬離子，(b)合成繁瑣，(c)缺乏化學(xué)穩(wěn)定性，(d)功能途徑復(fù)雜，(e)藥物釋放不受控制。因此，只有少數(shù)被用于臨床試驗(yàn)。在這方面，基于cof的遞送系統(tǒng)可以應(yīng)用于納米醫(yī)學(xué)的許多領(lǐng)域，因?yàn)樗梢钥朔韵聨讉€挑戰(zhàn):(a)易于調(diào)節(jié)的形態(tài)，導(dǎo)致高表面積和孔隙度;(b)由于缺乏金屬而具有良好的穩(wěn)定性，導(dǎo)致低密度結(jié)構(gòu);(c)在生物樣品/介質(zhì)中具有更好的分散性;(iv)易于細(xì)胞攝取和(v)可控釋放。

COFs的高可調(diào)表面積和明確的多孔結(jié)構(gòu)使其可用于藥物遞送。此外，它們的有機(jī)構(gòu)建塊的易于功能化將有助于在形狀-尺寸-表面性質(zhì)方面定制孔隙，從而增加Π–Π, CH–Π,H鍵與客體藥物分子相互作用的范德華力的機(jī)會，這將有助于提高Drug-COF加合物的穩(wěn)定性。此外，具有輕質(zhì)元素的COFs的有機(jī)骨架使其比mof更適合用于藥物遞送。在預(yù)期遞送之前藥物浸出是許多藥物載體的另一個問題，因?yàn)樵诒砻嫖降那闆r下很難防止浸出;然而，它可以通過孔隙通道封裝使其**小化?？傊?，COFs可能優(yōu)于當(dāng)代藥物載體。

2. COFs 對阿霉素遞送給藥

自20世紀(jì)60年代以來，從peucetius鏈霉菌中提取的阿霉素(DOX)已被用作*生素和化療藥物。在結(jié)構(gòu)上，它是蒽環(huán)類化療藥物的一部分。DOX可用于治療實(shí)體瘤、軟組織癌、甲狀腺癌、膀胱癌、卵巢癌、乳腺癌、肺癌、不同類型的白血病以及骨肉瘤。在鉑類化療失敗的患者中，經(jīng)FDA批準(zhǔn)，DOX可以插入DNA堿基對，從而導(dǎo)致DNA鏈斷裂。DOX可通過抑制拓?fù)洚悩?gòu)酶II引起DNA損傷導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。每隔21天靜脈注射一次。為了減少輸液反應(yīng)的機(jī)會，可以進(jìn)行脂質(zhì)體制劑的緩慢給藥。它在組織中分布迅速，消除半衰期為48小時。DOX在鹽水中的穩(wěn)定性相對較低，溶液必須避光。因此，考慮到這一點(diǎn)，DOX的控制遞送是非常重要和必要的。

2.1

Xi, Huang and Jia報(bào)道的COF框架是通過姜黃素衍生物的自組裝得到的，然后用聚乙二醇(PEG-CCM)對其進(jìn)行重組，COF-1被胺(APTES-COF-1)功能化，稱為polymer-COF 納米復(fù)合物(PEG-CCM@APTES-COF-1)。它形成了膠束結(jié)構(gòu)，其中有機(jī)相是用APTES-COF-1形成的，表面活性劑是用PEG-CCM制成的。采用不同尺寸的PEG-CCM加合物PEG350-CCM、PEG1000-CCM和PEG2000-CCM制備一系列COFs，分別為PEG350-CCM@APTES-COF-1、PEG1000-CCM@APTES-COF-1和PEG2000-CCM@APTESCOF-1。PEG修飾的APTES-COF-1有利于其在水中的分散，DLS分析顯示PEG350- CCM的粒徑為20 (±5)nm, PEG1000-CCM的粒徑為30 (±7)nm, PEG2000-CCM的粒徑為45 (±10)nm。其中PEG2000-CCM@APTES-COF-1的熒光強(qiáng)度**高。

圖3. PEG-CCM@APTES-COF-1的DOX負(fù)載合成及靶向給藥小鼠效果

事實(shí)上，熒光測量證實(shí)，負(fù)載dox的COFs主要積聚在小鼠的肺和肝臟，皮下注射導(dǎo)致其積聚在腫瘤組織中。在小鼠的腎、腦、脾和心臟中觀察到輕微/輕微的積累。有趣的是，注射24小時后，腫瘤組織中PEG2000-CCM@APTES-COF-1和dox負(fù)載PEG2000-CCM@APTES-COF-1的含量高于其他器官。在COFs中，負(fù)載dox的PEG2000-CCM@APTES-COF-1在腫瘤細(xì)胞中表現(xiàn)出更高的遞送能力。24 h后，負(fù)載DOX的PEG2000-CCM@APTES-COF-1在腫瘤組織中的熒光信號分別比PEG350- CCM@APTES-COF-1、PEG1000-CCM@APTES-COF-1、PEG2000-CCM@APTES-COF-1和游離DOX高1.7倍、1.8倍、1.6倍和8.3倍。事實(shí)上，載藥的COFs被細(xì)胞內(nèi)化，暴露于細(xì)胞的酸性隔室時可以釋放藥物。在載藥COFs和游離DOX中，PEG2000-CCM@APTES-COF1@DOX表現(xiàn)出**好的腫瘤抑制效果(圖3)。

2.2

Pang和Lin等人報(bào)道了通過1,3,5-三(4-氨基苯基)苯(TAPB)和2,5-二甲氧基對苯二醛(DMTP)在室溫下縮合反應(yīng)合成一種用于遞送DOX的COF，命名為TAPB-DMTP-COF。在合成COF的過程中，藥物被加載，DMTP和DOX攪拌1小時，然后為了完成反應(yīng)并得到所需的產(chǎn)物，加入TAPB形成所需的DOX@COF。ttap - dmtp -COF的表面積為1000 m2 g1，孔徑為3.298 nm，在COF中原位加載DOX后減小。通過UV-Vis分析，DOX@- COF中DOX的負(fù)荷量約為32.1%。在卸藥過程中，40%的DOX在pH 7.4條件下在前2小時內(nèi)釋放，而在pH 5或6.5條件下，大部分藥物在前2小時內(nèi)釋放。觀察到，在pH 7.4時，DOX@COF的形態(tài)在2h內(nèi)由球形變?yōu)椴灰?guī)則塊狀。這表明希夫堿基團(tuán)在PBS中被降解。通過降低pH值或增加反應(yīng)時間，DOX@COF被完全破壞，**終藥物被釋放。但仍有必要進(jìn)一步了解COFs在它們降解成小份后，是否有毒。

2.3

也有報(bào)道磺化微孔有機(jī)網(wǎng)絡(luò)的三殼空心球(TH-SMON)和雙殼SMON空心球(DH-SMON)的制備，用于高效遞送DOX。報(bào)道指出單殼中空SMON (H-SMON)的合成是通過1,4-二碘苯和四(4-乙基苯基)甲烷在硅球表面的Sonogashira偶聯(lián)形成MON(微孔有機(jī)網(wǎng)絡(luò))，然后蝕刻，然后表面磺化。另一種合成方法，首先引入咪唑酸分子篩框架(ZIF-8)，然后采用與H-SMON相似的方法，對ZIF-8進(jìn)行蝕刻和磺化，得到DH-SMON作為一種水相容性材料。重復(fù)該過程以提供TH-SMON。采用SEM/TEM對COFs進(jìn)行形貌分析。H/DH/TH-SMON的平均直徑分別為B220 nm、B300 nm和B380 nm。經(jīng)DOX處理后，H/DH/TH-SMON的負(fù)載效率分別為83%、89%和95%(1%)。在pH為7.4的PBS培養(yǎng)基中，在37℃下完成DOX的卸載。7天后，觀察到COFs的DOX釋放量(即H/DH/TH-SMON)分別為載藥量的62%、80%和92%。用MCF-7細(xì)胞檢測了DOX的遞送性能，其中DOX/TH-SMON顯示，在100 mg mL1負(fù)載下，DOX的遞送增加，癌細(xì)胞存活率僅為38%(圖4)。因此，外殼數(shù)量的增加提高了癌細(xì)胞的藥物包封/解封效率。

圖4. 負(fù)載DOX的HSMON、DH-SMON和THS-MON處理MCF7細(xì)胞系1小時的共聚焦圖像

2.4

Zhang和他的同事們研究了聚乙二醇化氧化還原反應(yīng)的納米級COFs，以有效地在細(xì)胞中加載/卸載DOX。通過苯1,3,5-三乙醛和4,4’ -二硫代二苯胺之間的席夫堿形成COFs，然后將含二硫的COFs (SS-COF)和Pluronic F68自組裝生成F68@SS-COF納米載體。SS-COFs的表面積為672 m2 g1，孔徑分布較窄，為B2.3 nm。通過在pH為5的PBS中引入10 mM GSH，氧化還原反應(yīng)性COF完成了DOX的卸載，而非反應(yīng)性COF (F68@nCOFs)沒有表現(xiàn)出令人滿意的藥物卸載。同樣的趨勢在HepG2細(xì)胞中觀察到反應(yīng)性和非反應(yīng)性載藥COFs的遞送。然而，載藥F68@SS-COFs的IC50值為B3.62 mg mL1，與游離DOX相比(IC50-DOX = 1.78 mg mL1)升高。通常，二硫鍵會在低pH介質(zhì)中打開/還原，因此了解COFs在酸性介質(zhì)中的結(jié)構(gòu)，即在pH為5的PBS中加入10mm GSH，仍有待探索。

2.5

Liu等研究了pH響應(yīng)共價(jià)有機(jī)聚合物(cop)。以4,4’-三亞甲基雙哌替啶和丙烯酰中四(羥基苯基)卟啉為原料合成了天然可生物降解的b-氨基酯(THPP-BAE-PEG)。采用聚乙二醇(PEG)制備聚乙二醇(PEG)殼，對反應(yīng)進(jìn)行淬滅，得到殼狀支架。發(fā)現(xiàn)該材料具有球形形貌，其平均直徑為30 - 40 nm。pH 6.0時，PBS培養(yǎng)基中DOX的脫囊率高于pH 7.4，表明BAEs支架在低pH培養(yǎng)基中降解。隨后，在4T1荷瘤Balb/c小鼠中研究了COF-DOX作為化療-光動力藥物的聯(lián)合應(yīng)用，該藥物使腫瘤生長減少。

2.6

Gong和Liu等報(bào)道了高熒光COFs，顯示了視覺藥物加載和ph反應(yīng)卸載。該體系是由π-π共軛的三(4-甲基苯基)胺單體與聯(lián)苯胺反應(yīng)生成的。用不同的光譜技術(shù)對化合物進(jìn)行了研究，以確保COFs和COFs的形成，SEM數(shù)據(jù)表明，這些多孔COFs的平均尺寸約為200 nm。制備的COFs具有亮藍(lán)色發(fā)光。DOX被裝入COF與DOX之間的π-π相互作用和豐富的氧基容易形成氫鍵相互作用促進(jìn)了COFs的形成。此外，DOX-COF耦合產(chǎn)生FRET，其中COF可以淬滅DOX的排放。**大載藥量為B35%。在酸性條件下(pH b5)獲得有效藥物釋放，據(jù)報(bào)道，72小時后，與中性條件相比，COF + DOX在A549細(xì)胞中的細(xì)胞攝取測定顯示，共聚焦顯微鏡和流式細(xì)胞術(shù)顯示，藥物(在癌細(xì)胞環(huán)境下釋放)在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中的清晰分布。單獨(dú)的COF對癌細(xì)胞的毒性較低(根據(jù)MTT試驗(yàn))，而0.375 mg mL1的COF + DOX殺死了幾乎80%的癌細(xì)胞。此外，發(fā)現(xiàn)COF + DOX具有有效的*腫瘤細(xì)胞遷移特性。

2.7

Tang等人研究了一類新的COF系統(tǒng)(TpDh)，稱為核酸門控COF納米系統(tǒng)，用于癌細(xì)胞特異性成像/藥物卸載。在這種情況下，卟啉COF納米顆粒(NPs)裝載了DOX貨物。在dox負(fù)載的COF表面，cy5標(biāo)記的單鏈DNA(ssDNA)被吸附。利用Cy5和DOX卸載的熒光來檢測腫瘤細(xì)胞中釋放的ssDNA。在完整的情況下，Cy5熒光通過FRET被COF-DOX加合物猝滅，在特異性TK1 mRNA靶釋放后可檢測到。COF納米顆粒對藥物(DOX)的載藥量為0.330 mg ml / 1，對ssDNA的載藥量為0.97 nmol mg / 1。體外藥物卸載分析表明，在生理pH下，加合物的藥物卸載量不到2% (drug@COF)。在MCF-10A(正常細(xì)胞)和MCF-7(癌細(xì)胞)細(xì)胞上觀察藥物填充后COF的顯像和藥物卸載情況。MCF-7細(xì)胞中DOX和Cy5均可見高熒光信號，但MCF-10A細(xì)胞中未檢測到信號，與相應(yīng)的共聚焦圖像一致。流式細(xì)胞術(shù)分析也證實(shí)了這一結(jié)論。COF的合成示意圖如圖5所示

圖.5 TpDh合成的示意圖，癌細(xì)胞的成像和治療效果

2.8

Wang等人報(bào)道了通過5,15-雙(4-硼苯基)-卟啉和2,3,6,7,10,11-六羥基三苯共縮合反應(yīng)制備二維COFs (TP-Por)。為了解決COF的水不穩(wěn)定性，使用了菁氨酸IR783，這也是一種潛在的治療藥物。在不同質(zhì)量比的水溶液超聲剝離條件下，將COFs與商用IR783混合合成納米復(fù)合材料(COF@IR783)，其平均直徑為~ 320 nm。通過TEM、SEM、FT-IR和固態(tài)核磁共振分析了預(yù)期COFs的形成。非局部密度泛函理論(NL-DFT)計(jì)算表明COF@IR783的孔徑分布為~ 0.65 nm。此外，將前藥順式烏頭酰阿霉素(CAD)成功加載到納米復(fù)合材料中，在PBS緩沖液中生成COF@IR783@CAD, 24 h后發(fā)現(xiàn)前藥在PBS中的卸載率為~ 48.2%。通過流式細(xì)胞術(shù)和4T1細(xì)胞共聚焦顯微鏡檢測COF@IR783@CAD的細(xì)胞攝取。眾所周知，細(xì)胞表面帶負(fù)電荷;因此，帶正電荷的實(shí)體可能更容易穿透細(xì)胞，然而，作者認(rèn)為納米復(fù)合材料上的負(fù)電荷有利于有效的細(xì)胞滲透性。在碘化丙啶染色研究中發(fā)現(xiàn)，IR783聯(lián)合*腫瘤藥物遞送(通過808 nm激光照射5分鐘)在細(xì)胞活力方面**有效。激光聯(lián)合治療COF@IR783@CAD顯示出對小鼠腫瘤生長的抑制作用。

2.9

Anbazhagan等人報(bào)道了利用2,5-二(甲基磺?；?-1,4-二疊氮苯(BMS-DAB-N3)和1,3,5-三乙基苯(TEB)之間的點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)，制備了一種新型的硫醚端三唑橋的共價(jià)有機(jī)骨架(TCOF)。采用多種光譜技術(shù)對TCOF進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)其孔徑為10 ~ 30nm。聚乙二醇化是在合成后進(jìn)行的，然后用作*癌藥物傳遞系統(tǒng)。TCOF的表面積為58.871 m2 g-1。TCOF-DOX-PEG，即負(fù)載dox的TCOF-PEG，是由靜電(π π)和氫鍵相互作用形成的。藥物釋放研究在pH為7.4的PBS培養(yǎng)基中進(jìn)行，其釋放率僅為20%，而在pH為5(溶酶體癌環(huán)境)和GSH環(huán)境下，72 h內(nèi)載藥物的脫囊率接近70 - 80%。TCOF-DOX-PEG與15 mg mL-1載藥COF孵育時，殺傷HeLa細(xì)胞的能力僅為56%，這表明了DOX在HeLa細(xì)胞中的緩慢釋放和TCOF-DOX-PEG的內(nèi)化作用。

2.10

Zhou等人報(bào)道了合成以二硒和亞胺為基礎(chǔ)的COFs來遞送DOX。5,10,15,20-(四-4-氨基苯基)-卟啉(Por)與4,40 -二乙烯二苯甲醛(dis)通過席夫堿反應(yīng)共聚制得COF-DiSe -Por，并用TGA、TEM、FT-IR和XRD等分析技術(shù)對其進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，BET表面積為73.5 m2 g-1，當(dāng)DOX添加量為35.12%，質(zhì)量比為1:2(料藥比)時，BET表面積減小至7.9 m2 g-1。孵育96 h后，pH值為7.4時，DOX釋放量為27.9%，pH值為6.5時釋放量為42.4%，pH值為5.5時釋放量為61.3%。在細(xì)胞內(nèi)化后，細(xì)胞內(nèi)的酸性pH和GSH使C=N和Se-Se鍵斷裂，**終幫助藥物釋放。Se - Se鍵的斷裂誘導(dǎo)ROS的產(chǎn)生，打破細(xì)胞氧化還原平衡，加速細(xì)胞死亡。808 nm近紅外激光照射6 min作為藥物釋放的刺激。在GSH、pH和光的共同作用下，DOX的釋放量達(dá)到89.6%。在這種情況下，降解的COF支架的副作用，特別是細(xì)胞對硒基支架的反應(yīng)還有待深入的研究。

3. COFs對5-氟尿嘧啶(5-FU)的遞送給藥

5-FU是一種*代謝藥物，用于結(jié)腸直腸癌、上呼吸消化道鱗狀細(xì)胞癌和乳腺癌的多種醫(yī)學(xué)治療。一般來說，*代謝化合物通過抑制基本的生物合成過程或?qū)⒆陨斫Y(jié)合到生物大分子(如RNA和DNA)中來起作用，從而阻礙正常的細(xì)胞功能。5-FU在這兩方面都具有很強(qiáng)的*癌能力。細(xì)胞滲透/內(nèi)化過程與尿嘧啶一樣迅速，然后5-FU在細(xì)胞內(nèi)環(huán)境中轉(zhuǎn)化為幾種活性代謝物。5-FU能抑制核苷酸合成酶胸苷酸合成酶(TS)。然而，5-FU藥物在二氫嘧啶脫氫酶(DPD)作用下失去活性，DPD將5-FU轉(zhuǎn)化為二氫氟尿嘧啶(DHFU)。DPD抑制劑，如烯尿嘧啶和5-氯二氫嘧啶(CDHP)，被檢查調(diào)節(jié)該藥物的活性。總的來說，5-FU的輸送對治療癌癥有顯著的影響。

3.1

Zhao等人報(bào)道了通過改變胺的數(shù)量，通過醛和胺的縮合合成COFs，即PI-3-COF和PI-2-COF，其中3表示三胺，2表示COF結(jié)構(gòu)中的兩胺。PI-3-COF的BET表面積為1000 m2 g-1, PI-2-COF的BET表面積為1700 m2 g-1。由于5-FU作為*癌藥物的效用，它被用作遞送的靶向藥物。考察裸COFs、5-FU和藥物包封COFs (5-FU@PI-2/3-COF)的細(xì)胞活力。以200 mg mL-1的濃度與COFs孵育24 h后，裸COFs的存活率達(dá)到80%以上。與5-FU@PI-3-COF相比，5-FU@PI-2-COF培養(yǎng)的MCF-7細(xì)胞活力較低，說明PI-2-COF具有更強(qiáng)的藥物包封能力。用共聚焦顯微鏡觀察5- fuencapsulation COFs是否可以通過內(nèi)吞途徑內(nèi)化。通過共聚焦顯微鏡分析，未處理的細(xì)胞沒有熒光，而5-FU@PI-2-COF/ pi -3- cof處理的細(xì)胞的藍(lán)色發(fā)射表明5- fucof加合物進(jìn)入了細(xì)胞(圖6)。

圖.6 (a)加載或未加載5fu的COF處理的細(xì)胞共聚焦圖像，(b)細(xì)胞活力分析，(c)從包封的COF中卸載5-FU

Hashemzadeh等人使用同樣的PI-3-COF對5-FU的吸附進(jìn)行了量子力學(xué)和分子動力學(xué)研究。在初步階段，采用離散傅里葉變換對5-FU的幾何參數(shù)進(jìn)行了研究。量子力學(xué)分析表明，藥物吸附加合物是穩(wěn)定的，過程是放熱的。π鍵和氫鍵相互作用穩(wěn)定了5FU-COF加合物。從自然鍵軌道分析可以看出，電荷從COF轉(zhuǎn)移到5-FU，從分子動力學(xué)可以看出，5-FU擴(kuò)散到COF孔是一個緩慢的過程。

3.2

Banerjee等人報(bào)道了通過希夫堿縮合法制備TpAPH和TpASH共價(jià)有機(jī)納米片作為二維多孔有機(jī)高分子材料。隨后，對TpASH進(jìn)行了三次合成后修飾，制備了TpASH-FA(葉酸偶聯(lián)TpASH)。該化合物用于靶向遞送5-FU至MDA-MB-231細(xì)胞(乳腺癌細(xì)胞的代表)。采用TpASH、TpASH-FA- 5FU(靶向載藥探針)和TpASH-APTES- 5FU(非靶向載藥探針)在pH 7.4 遞送5FU。pH為5.0時，72 h內(nèi)釋藥率為74%。采用MTT法測定TpASH的生物相容性，顯示其具有生物相容性。生物學(xué)分析顯示，靶向載藥探針(TpASH-FA- 5FU)比非靶向載藥探針TpASH-APTES-5FU具有更大的殺死癌細(xì)胞的潛力。合成、合成后修飾和給藥的示意圖如圖7所示。

圖.7 (a)TpAPH和TpASH的合成方案，(b)修飾-合成后 (c)給藥到癌細(xì)胞。

3.3

Li和Wang報(bào)道了8-羥基喹啉功能化希夫堿COFs的合成，用于5-FU的遞送。COF的BET比表面積為80.4781 m2 g-1，孔徑為3.7 nm。利用透射電鏡(TEM)和傅里葉紅外光譜(FT-IR)分析了COF-HQ在水、DMEM/10% FBS和PBS中的穩(wěn)定性。在pH 7.4和pH 5.0 37℃條件下進(jìn)行5-FU的卸載，并通過紫外可見光譜進(jìn)行監(jiān)測。在pH 5.0時，藥物釋放量比pH 7.4時高約14%。

4. COFs對布洛芬的遞送給藥

布洛芬(IBU)是一種廣泛使用的非甾體*炎藥(NSAID)，用于治療炎癥、風(fēng)濕病和疼痛。攝入后吸收迅速，蛋白結(jié)合度高。IBU是一種弱酸，脂溶性，分子量為5 ? 10 ?;因此，它可以穿過細(xì)胞膜而不需要特定的轉(zhuǎn)運(yùn)體。IBU的主要作用機(jī)制是抑制COX-1和COX-2環(huán)氧化酶，進(jìn)而直接抑制類前列腺素的合成，這與體內(nèi)平衡和病理過程有關(guān)。它還通過清除炎癥過程中產(chǎn)生的活性氧和活性氮(HO·、·NO和ONO-)發(fā)揮*炎作用。然而，與其他非甾體*炎藥類似，在高劑量時，它可能導(dǎo)致胃腸道和心血管問題。IBU的生物半衰期為2小時，因此它是持續(xù)或控制藥物遞送的潛在候選者。

4.1

Li等報(bào)道了設(shè)計(jì)合成具有菱形平鋪(kgd)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多用途微孔二維COFs。以六(4-甲苯基)苯(HFPB)為頂點(diǎn)，以三種不同的三(4-氨基苯基)胺(TAPA)、1,3,5-三[4-氨基(1,1-聯(lián)苯-4-基)]苯(TABPB)和三(4-氨基苯基)三嗪(TAPT)為邊實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。HFPB-TAPA微孔尺寸為B6.7 ?，成功應(yīng)用于藥物載體。HFPB-TAPA的BET表面積為852 m2 g-1，可以在己烷中裝載14 wt%的IUB。將ibu負(fù)載的COFs浸泡在pH = 7.4, 310 K的PBS中，HFPB-TAPA在5天后卸載99%。此外，HFPB-TAPA在處理大鼠源性H9C2心肌細(xì)胞期間觀察到低細(xì)胞毒性。

4.2

Negishi等人報(bào)道了一種合理的設(shè)計(jì)，通過將棱柱節(jié)點(diǎn)(四邊形)與方形平面節(jié)點(diǎn)連接，生成具有有趣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的3D COF (TUS-84)。TUS-84是由C4對稱連接劑、D2h對稱連接劑、4',5'-雙(3,5-二甲基苯基)- 3',6' -二甲基-[1,1',2',1'' -三苯基]-3,3'',5,5''-四乙醛和5,10,15,20-四(4-氨基苯基)-卟啉[8+4]亞胺縮合反應(yīng)制備的。其比表面積為679 m2 g-1，為雙重互穿多孔結(jié)構(gòu)。在正己烷溶液中成功加載了IBU，加載后其BET表面積減小到462.7 m2 g-1。在pH為7.4的模擬體液中，加藥后 5 天的TUS-84釋藥性能為35%，有利于延長給藥時間，降低給藥頻率。他們還報(bào)道了卡托普利的裝載情況，在相同的條件下，5天內(nèi)卡托普利的釋放率達(dá)到98%。

4.3

Chen等人報(bào)道了用HAPTP[2,3,6,7,10,11-六(4-氨基苯基)三苯]與幾種醛連接，在溶劑熱條件下用自模板法制備了不同的COFs，并通過多種顯微和光譜技術(shù)證實(shí)了這一點(diǎn)(如圖8所示)。HAPTP-TPA 2DCOFs、HAPTP-TFPB和HAPTP-TFPA 2DCOFs的BET表面積分別為B954.9 m2 g-1、B531 m2 g-1和B829 m2 g-1。將COF浸潤在IBU培養(yǎng)基中，然后過濾，用己烷洗滌，得到載藥COFs加合物。TGA分析顯示，HAPTP-TPA載藥量為20%，HAPTP -TFPB載藥量為12%，HAPTP-TFPA載藥量為13%。考慮到IBU的低溶解度，通過透析和紫外-可見分析監(jiān)測解封。毒性/生物相容性測試表明，即使在100 mg mL濃度下，COFs的毒性較低。

圖.8 COFs合成途徑示意圖。(b-d) COFs的可能三維結(jié)構(gòu)。(顏色代號:灰色，C;藍(lán)色，N。為清晰起見，省略氫原子）

4.4

Qiu和Shan等報(bào)道了PI-COF-4和PI-COF-5兩種3D COFs的制備。PI-COF-4/5具有一個四面體頂點(diǎn)的菱形網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)是通過亞甲基化將線性單元和四面體單元結(jié)合得到的。焦二酸酐(PMDA)與四面體1,3,5,7-四氨基金剛烷(TAA)和四(4-氨基苯基)甲烷(TAPM)反應(yīng)，分別得到PI-COF-4/5的三維骨架。PI-COF-4的BET表面積為2403 m2 g1, PI-COF-5的BET表面積為1876 m2 g1。PI-COF-4的孔徑為13 ?， PI-COF-5的孔徑為10 ?。之所以選擇IBU作為COF結(jié)構(gòu)中包裹的藥物，是因?yàn)槠淇涨蛔銐虼?，可以吸收IBU分子(圖9)。將PI-COFs浸入正己烷溶液中以裝載藥物，這一點(diǎn)得到了各種分析工具的證實(shí)。ibu包封PI-COF-4的BET表面積為1085 m2 g1, PI-COF-5的BET表面積為699 m2 g-1。與PI-COF-4相比，PI-COF-5的孔徑較小，因此釋放速率較低。通過紫外可見光譜分析測量了藥物釋放譜，其中PI-COF-4的釋放量為60%，而PI-COF-5在12小時后釋放量為49%。在加載后6天內(nèi)，COFs釋放了初始封裝ibu的95%。這些結(jié)果使我們好奇PI-COFs在活細(xì)胞/體內(nèi)系統(tǒng)中對藥物遞送的生物適用性。

圖.9 (A) PI-COFs的合成策略;(a)-(e)非互穿3D框架(f)互穿3D框架(g)鉆石網(wǎng)的3D框架 (B) cofs的藥物釋放概況

4.5

Kumar等人報(bào)道了在室溫下使用1,3,5-三(4-氨基苯基)苯和1,3,5-苯三乙醛在催化量下以1:1的比例與冰醋酸合成亞胺連接的COFs，并使用不同的光譜技術(shù)證實(shí)了這一點(diǎn)。將IBU裝入正己烷溶液中的COFs中。COFs在室溫下用正己烷浸泡72 h，過濾、洗滌、干燥備用。RT-COF-1的BET表面積為468 m2 g-1，載藥后減小至117 m2 g-1。卸載在磷酸鹽緩沖鹽水(pH為7.4)中進(jìn)行，在37℃下連續(xù)攪拌2小時。分析顯示溶液中藥物釋放量約為33%。

4.6

Yu等人通過三角單體三(4-氰atophenyl)-1,3,5-三嗪與氰酸酯連接，合成了NOP-14。二苯基砜中不同量的TCTZ可產(chǎn)生多種COFs，即NOP-14@10%， NOP-14@5%， NOP-14@2%和NOP-14@1%。NOP-14@1、2、5、10%系列的BET比表面積分別為32、144、78和25 m2 g-1。采用MTT法研究COFs的生物相容性。通過浸漬IBU和COFs將IBU裝入己烷中，并通過UV-Vis分析監(jiān)測。采用TGA、PXRD、元素分析等方法對載藥量進(jìn)行分析。N2吸附無殘余孔隙，表明COFs孔隙中有藥物負(fù)載。分別為NOP-14@10 wt%、NOP-14@1 wt%、NOP-14@2 wt%和NOP-14@5 wt%，分別為54.83%、37.06%、38.62%和50.75%。在模擬體液中進(jìn)行卸載，并使用紫外可見分光光度計(jì)進(jìn)行監(jiān)測，顯示其在8小時內(nèi)釋放。在NOP-14@2 wt%的情況下，50%的藥物釋放大約需要5小時，而在72小時內(nèi)，所有藥物被釋放。

4.7

除Schiff堿型COFs外，Zhu等人還報(bào)道了氯氰尿酸與哌嗪一步聚合合成PAF-6的方法。反應(yīng)**初在冰浴中進(jìn)行4小時，隨后將溫度緩慢升高至90℃。PAF-6的形成是通過不同的分析儀器技術(shù)，如FT-IR和13C固體核磁共振來證實(shí)的。PAF-6的表面積為182.7 m2 g-1，呈二維有序結(jié)構(gòu)，孔徑均勻，為11.8 ?。對PAF-6進(jìn)行MTT試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)PAF-6幾乎沒有細(xì)胞毒性。采用PAF-6在己烷介質(zhì)中加載IBU藥物，并在pH 7.4 SBF下監(jiān)測其釋放。完成50%的交付需要近5個小時，而在46小時內(nèi)，幾乎所有的封裝材料都被釋放出來。藥物在活細(xì)胞/體內(nèi)系統(tǒng)中的傳遞將是值得探索的。

5. COFs對胰島素的遞送給藥

糖尿病影響了近10%的人口，自1980年以來發(fā)病率翻了兩番，使其成為**第七大死亡原因。在1型糖尿病的情況下，它是由胰腺b細(xì)胞胰島不能產(chǎn)生胰島素引起的，而對于2型糖尿病，產(chǎn)生的胰島素不能被身體使用。因此，將胰島素注射到體內(nèi)是治療糖尿病**有效的方法之一?？诜葝u素在這方面是一種革命性的方法，因?yàn)樗姆乔秩胄灾委熣{(diào)節(jié)，沒有副作用，例如，自注射疼痛或頻繁皮下注射引起的焦慮。有利的是，口服胰島素可以通過肝臟到達(dá)/擴(kuò)散，這類似于生物合成的胰島素。然而，注射胰島素可影響外周高胰島素血癥?？诜葝u素面臨的主要挑戰(zhàn)是其在胃腸道中的溶解度和/或穩(wěn)定性、生物利用度等。因此，需要以目標(biāo)為導(dǎo)向的胰島素遞送。

5.1

Trabolsi等人報(bào)道了裝載胰島素的tta - dfp - nCof的制備。據(jù)報(bào)道，COF的BET表面積為384.5 m2 g1。胰島素負(fù)載由復(fù)雜的儀器支持監(jiān)測，例如，對胰島素上清溶液進(jìn)行核磁共振分析，其中1h -核磁共振信號的減少趨勢是藥物負(fù)載的明確證據(jù)。采用熒光素異硫氰酸酯(FITC)標(biāo)記胰島素，便于熒光光譜法監(jiān)測胰島素的卸載情況。COF顯示出大約65% wt%的胰島素負(fù)荷能力。通過BET表面積分析監(jiān)測負(fù)載情況，在胰島素負(fù)載后，其表面積從384.5減少到12 m2 g-1，非常顯著。胰島素加載后的PXRD圖是平坦的，說明胰島素加載后，COF層的周期性受到影響，失去了結(jié)晶度。胰島素負(fù)荷的減少反映在COF的信號減少，而不是PXRD信號微弱或無信號，這支持了胰島素負(fù)荷導(dǎo)致信號平坦的假設(shè)。胰島素的分子大小為2.5-3 nm, COF的孔徑為1.7nm。因此，可以得出結(jié)論，胰島素分子被嵌入到COF層中，而不是內(nèi)化在COF的孔隙中。在PBS (10 mM, pH 7.4)中分別以不同的葡萄糖濃度0、1、3和5 mg mL-1作為對照、正常和糖尿病狀態(tài)，檢測高血糖觸發(fā)的藥物釋放。在對照條件下，12%的藥物被釋放，表明胰島素釋放緩慢。在高血糖狀態(tài)下(3 mg mL-1)， 100%胰島素在7.5小時內(nèi)釋放。通過口服途徑給藥胰島素負(fù)載的COF給藥鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠，血糖水平在2-4小時內(nèi)逐漸持續(xù)降低，胰島素生物利用度高，無全身毒性(圖10)。

圖.10 (a) tta - dfp - nof的化學(xué)結(jié)構(gòu)和合成路線;(b)胰島素嵌入COF的示意圖

5.2

Jia和Gao團(tuán)隊(duì)報(bào)道了通過Lewis/Br?nsted型相互作用(N: →B)，合成了硼氧聯(lián)苯COFs，即COF-1 [(C3H2BO)6·(C9H12)1]和COF-5 (C9H4BO2)，用于包封葡萄糖氧化酶(GOx)和胰島素(Ins)。此外,用異硫氰酸熒光素(FITC-PEG)標(biāo)記的PEG對COFs進(jìn)行后合成功能化，從而在水介質(zhì)中形成所需的產(chǎn)物。通過TGA、PXRD、TEM、SEM、CLSM等精密分析工具對FITC-PEG-COF-5@Ins-Gox和FITC-PEG-COF-1@Ins-GOx進(jìn)行了分析。胰島素在COFs中的包埋導(dǎo)致其孔體積和表面積的減少;然而，F(xiàn)ITC-PEG-COFs尺寸沒有發(fā)生變化。在葡萄糖濃度高的情況下，葡萄糖通過孔進(jìn)入COFs。然后它與Gox反應(yīng)，導(dǎo)致葡萄糖選擇性氧化為葡萄糖酸，**終降低pH值，導(dǎo)致支架分解。因此，胰島素的釋放有助于降低血糖水平。A549細(xì)胞的細(xì)胞成像數(shù)據(jù)顯示，聚合物- cofs被有效吸收，24小時后細(xì)胞存活。進(jìn)一步，在1型糖尿病小鼠模型中研究了聚合物-COF的體內(nèi)適用性，結(jié)果表明COF復(fù)合物對高血糖狀況有快速反應(yīng)，并具有監(jiān)測血糖水平的功能。此外，硼的聚合物- cof復(fù)合材料在向A549細(xì)胞遞送天然蛋白質(zhì)方面表現(xiàn)出一致的行為。

6. COFs對其他藥物的遞送給藥

基于上述系統(tǒng)的討論，另一個問題是了解COFs傳遞其他藥物分子的能力，如槲皮素、吡非尼酮、順鉑和伊立替康等。我們搜集了關(guān)于幾種藥物分子被COFs遞送的攝取和釋放的相關(guān)進(jìn)展。

6.1

Lotsch等人報(bào)道了TTI-COF的制備，用于槲皮素(3,3‘,4’,5,7-pentahydroxyflavone)的靶向包封/脫膠囊。采用三嗪三苯基胺和三苯基醛在三甲苯/二惡烷(1:1,v/v)中以1:1的比例制備了TTI-COF，并通過NMR、FT-IR和PXRD等分析工具對其進(jìn)行了驗(yàn)證。測得BET表面積為2197 m2 g-1。TTI-COF表現(xiàn)出綠色發(fā)光，槲皮素的存在使其猝滅，Stern-Volmer常數(shù)為1.65 * 10 7 m-1 (Ksv)。在THF培養(yǎng)基中載藥16 h，然后過濾/洗滌。BET分析顯示，COFs的表面積減少到56 m2 g-1，表明COFs的孔隙被填充。幾何優(yōu)化顯示藥物分子沿COF孔壁垂直排列，其中藥物的多酚性質(zhì)與TTI-COF的希夫堿氮進(jìn)行H鍵相互作用。用人乳腺癌細(xì)胞系MDAMB-231細(xì)胞檢測藥物卸載。通過熒光顯微鏡監(jiān)測信號，顯示藥物修飾的COF處理后細(xì)胞凋亡。用非癌性人乳腺上皮細(xì)胞mcf10a測定了COF的生物相容性.

6.2

Akyuz報(bào)道了用于遞送卡鉑的亞胺基二維COFs的合成。這種分子作為*腫瘤分子被認(rèn)為是治療癌癥的藥物。以1,3,5-三甲基苯(TFB)和3,3‘ -二甲氧基聯(lián)苯胺(DMB)為原料合成了二維COF。在對COF進(jìn)行表征后，將其用于卡鉑的裝載和隨后的遞送。實(shí)驗(yàn)分析表明，該藥物在二維COF中的載藥量為-30%。卸載實(shí)驗(yàn)在(a) pH 7.4和(b) pH 5.0的不同pH介質(zhì)中進(jìn)行120 h。結(jié)果表明，pH為5.0時，藥物卸荷量大于pH為7.4的培養(yǎng)基;這是因?yàn)樵谒嵝越橘|(zhì)中，藥物與COF之間的氫鍵相互作用變?nèi)?圖11)。理論分析了藥物與COF分子的相互作用。觀察到藥物與COF之間形成氫鍵和CH -π鍵，形成主客體化合物。

圖.11 一些具有代表性的COF支架被用于向靶點(diǎn)遞送多種藥物

6.3

盡管該領(lǐng)域的大部分工作都集中在針對癌細(xì)胞，但Zhang等人的研究小組考慮了細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM)，它是由血管、腫瘤細(xì)胞和非腫瘤細(xì)胞組成的復(fù)雜系統(tǒng)陣列?？紤]到ECM在藥物遞送到癌細(xì)胞方面的關(guān)鍵作用，該小組開發(fā)了一種功能性的基于ZCOF的ECM消耗納米系統(tǒng)來增強(qiáng)腫瘤PDT。在本研究中，吡非尼酮(PFD)作為*纖維化藥物以1[4,4',4''-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三苯胺(TTA)]和2[2,5-二羥基對乙醛(DHTA)]為反應(yīng)試劑制備的希夫堿COF為載、卸藥試劑。然后用兩親性聚合物聚(乳酸-羥基乙酸)-聚(乙二醇)(PLGA-PEG)得到PFD@COFTTADHTA @PLGA-PEG，簡稱PCPP。COF的表面積為2831 m2 g-1，孔徑為-3.67 nm。PCPP在pH 7.4的PBS中孵育72 h (3 d)后，其有效藥物釋放率為-74%。在CT26荷瘤小鼠模型中，PCPP選擇性地在腫瘤細(xì)胞內(nèi)積累，并降低腫瘤的轉(zhuǎn)移水平。

6.4

Chatterjee和Bhaumik等人報(bào)道了通過希夫堿反應(yīng)合成TRIPTA-COF。其BET表面積為1074 m2 g-1。隨后，TRIPTA-COF裝載順式鉑，裝載量為31.19%。MDA-MB-231細(xì)胞僅接受順鉑和順鉑負(fù)載的COF治療，分析顯示順鉑負(fù)載的COF對癌細(xì)胞的抑制作用高于原始順鉑治療。順鉑負(fù)載的COF被癌細(xì)胞內(nèi)化，可以很容易地在細(xì)胞內(nèi)傳遞藥物，增加順鉑的細(xì)胞毒性。在這里，值得一提的是單獨(dú)的COF對癌細(xì)胞的生長基本沒有影響;然而，靶向COF包封/介導(dǎo)的順鉑比原始順鉑表現(xiàn)出更好的抑制作用。

6.5

Guan等人報(bào)道了用顏料Orange 71合成共價(jià)三嗪有機(jī)骨架。BET的表面積為960 m2 g-1?？紤]到伊立替康(iinotecan, CPT-11)的生物半衰期為6-12 h，我們選擇了用于晚期結(jié)直腸癌的伊立替康(iinotecan, CPT-11)在共價(jià)三嗪有機(jī)框架中進(jìn)行負(fù)載。因此，在應(yīng)用過程中，該藥物的控釋是非常必要的。在pH為6.8的PBS培養(yǎng)基中，以1:1的比例混合COF和藥物進(jìn)行上樣，熒光光譜監(jiān)測。在pH為5.4、6.8和7.4的三種溶液中進(jìn)行負(fù)載，其中pH為6.8時負(fù)載**高。載重量為27.9 wt%。卸載在37℃下進(jìn)行，緩沖介質(zhì)的pH值分別為7.4、6.8和5.4。pH為7.4時，24 h和48 h的卸載效率分別為4.8%和21.1%左右。在酸性介質(zhì)中，pH值為6.8時，48 h后釋放率為74.9%，pH值為5.4時，釋放率為56.7%。由此可以認(rèn)為，該探針具有作為pH響應(yīng)性藥物載體的能力。

6.6

Dinari及其同事采用共價(jià)三嗪基聚合物(CTPs)作為藥物載體。4,4‘,4’‘ -((1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三氮二基)三苯甲酸與3,30 -二氨基聯(lián)苯胺反應(yīng)，即BZ-CTP的溶劑熱合成方法。據(jù)報(bào)道，多孔聚合物具有高表面積和熱穩(wěn)定性(在800℃時僅損失樣品重量的19.3%)。采用FTIR、元素分析、SEM、TEM和粉末XRD對ctp進(jìn)行了分析。SEM顯微圖顯示，化合物具有-139 nm大小的球形顆粒，這主要是由于BZ-CPT片間的π-π堆積力所致。此外，BET研究表明，微孔的表面積為-681 m2 g-1。該組以吡羅西康(PRX)和甲氧胺酸(MFA)作為非甾體*炎藥，證明了BZ-CTP的藥物負(fù)荷。這些藥物在水中的溶解度很低，導(dǎo)致藥物的生物利用度較低，如果長期高劑量使用會產(chǎn)生不良反應(yīng)。為PRX和MFA找到合適的載體有可能提高它們的效率，并將防止使用有毒的處理劑量。藥物(0.1M DMF溶液)加載成功，分別以53%和49%的載藥量獲得PRX@BZ-CTP和MFA@BZCTP，并采用多種光譜技術(shù)對其進(jìn)行分析。MFA@BZ-CTP和PRX@BZ-CTP在PBS中的體外釋放行為表明，在24和96 h內(nèi)，MFA的釋放量分別為-92%和-81%然而，**，該平臺尚未在細(xì)胞或體內(nèi)進(jìn)行研究。

6.7

Dinari及其同事報(bào)道了用對羥基苯甲醛和三聚氰尿酸單體單元制備聚亞胺基共價(jià)三嗪骨架(PI-CTF)。PI-CTF的表面積為856 m2 g-1。在DMF中完成了前列腺癌藥物索拉非尼(SFN)的裝載，裝載效率分別為83%和98%。在PBS中研究了藥物的卸載，當(dāng)pH從7.4降至5.3時，藥物的釋放率更高。LNCaP細(xì)胞在暴露48和72 h后，使用原始SFN和SFN@PI-CTF的MTT試驗(yàn)研究其體外細(xì)胞毒性，兩者表現(xiàn)出相似的細(xì)胞毒性。

6.8

Chen和同事們報(bào)道了通過改變單體或溶劑的濃度來合成具有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的COFs。采用兩種雙官能單體，即以聯(lián)苯為基礎(chǔ)的{3,5-雙(對氨基苯基)- 3’,5‘ -雙[4-(5’‘,5’‘-二甲基-1’‘,3’‘-二惡烷-200基)苯基]-聯(lián)苯(BABN)和3,5-雙(對氨基苯基)- 30,50 -雙(4-甲酰苯基)-聯(lián)苯(BABF)}。在不同溶劑如二氯甲烷或三甲苯溶劑中得到了由六角形/三角形雙孔(DP)或具有菱形方形(sql)單孔(SP)支架(BABN-DP)組成的kagome (kgm)晶格。所獲得的COF能夠分別裝載布洛芬和卡托普利藥物，并在pH為7.4的模擬體液中監(jiān)測其釋放速度。7天后，BABN-DP COF顯示卡托普利釋放率為87.6%，而IBU的釋放率為62.4 wt。

6.9

Wang等人報(bào)道了用對苯二醛和四(對氨基苯基)卟啉反應(yīng)合成COF-366。BET的表面積為1240 m2 g-1，加入*癌藥物plumbagin后，BET的表面積降至560 m2 g-1。紫外-可見驗(yàn)證了載藥效率為54.3%。將含plumbagin的COF-366浸入PBS溶液中，并在室溫下監(jiān)測pH為5.5和7.4的遞送情況。在pH為5.5時，93%的載藥在72小時后被遞送，而在pH為7.4時，遞送速度較慢。ph控制的遞送是由于COF-366的溶解，其中COF-366在酸性條件下被部分破壞，可見其BET表面積在藥物卸載后減少到420 m2 g-1。

6.10

他等人報(bào)道了OC-COF[一種**佳可生物降解的交聯(lián)共價(jià)環(huán)糊精框架]的合成，作為ROS信號干粉吸入器(DPI)載體在急性肺損傷(ALI)治療中的應(yīng)用。首先，將g-環(huán)糊精(g-CD)修飾為相應(yīng)的CD-MOF。其次，將g-CD與草酰氯(OC)一鍋交聯(lián)，得到立方形貌尺寸在2 ~3mm范圍內(nèi)的OC-COF。因此，該工藝在COF中引入了ros響應(yīng)鍵。OCCOF進(jìn)一步加入過草酸酯鍵作為過氧化氫清除劑，它可以水解正常到內(nèi)溶酶體的pH變化，消除炎癥部位產(chǎn)生的ROS，這從引入OC-COF后對H2O2處理的MHS細(xì)胞的細(xì)胞分析中可以看出。由于其清除H2O2的能力，200 mg mL-1 OC-COF可以保持細(xì)胞活力。在WI26- VA4、A549、Calu-3細(xì)胞和SD大鼠中也證實(shí)了COF的生物相容性。此外，內(nèi)化的OC-COF是可生物降解，通過肝臟和腎臟代謝排出體外。在OC-COF中引入*炎*氧化藥物川芎嗪(ligg)治療ALI，得到DPI LIG@OC-COF。在ALI大鼠中，吸入五分之一LIG劑量的LIG@OC-COF可明顯緩解炎癥、氧化應(yīng)激和肺損傷。

6.11

Jiang及其同事報(bào)道了在支架中含有偶氮鍵的低氧敏感COF的合成。它具有納米級的尺寸，并配有不同的光敏劑，即缺氧活化藥物替拉帕胺(TPZ)和氯e6 (Ce6)。COF以4,4-偶氮二氨基苯(AD)和1,3,5-三甲酰-2,4,6-三羥基苯(TP)為原料制備，并通過幾種光譜技術(shù)進(jìn)行了分析。合成的COF的表面積為630 m2 g1，孔徑為B2 nm。利用COF完美的結(jié)晶度和均勻的孔隙率來負(fù)載Ce6和TPZ藥物，然后用甲氧基聚乙二醇胺對其表面進(jìn)行修飾，得到TA-COF-P@CT。腫瘤微環(huán)境過度表達(dá)偶氮還原酶。因此，為了評估TA-COF-P@CT對偶氮還原酶的體外反應(yīng)性，將已知的偶氮還原酶仿生化合物Na2S2O4與TA-COF-P@CT在37℃的水溶液中充分混合，使TA-COF-P@CT中TPZ的熒光信號增加了10倍。在4T1細(xì)胞中研究了TA-COF-P@CT的細(xì)胞攝取，其中TPZ(紅色)和Ce6(綠色)的熒光信號在細(xì)胞質(zhì)中共定位。此外，低氧處理后TPZ的信號強(qiáng)度(紅色)比常氧處理增加了2.2倍，這確實(shí)證明了低氧微環(huán)境可能導(dǎo)致TA-COFP@CT的分解和TPZ的快速釋放。此外，我們還發(fā)現(xiàn)，與TA-COF-P@CT孵育并暴露在光(650 nm, 3 min)下的細(xì)胞比沒有光照射的細(xì)胞顯示出更高的熒光輸出。(圖.12)

圖.12 (a) TA-COF和TA-COF-P@CT的合成; (b)通過光激活途徑的低氧敏感藥物遞送

該實(shí)驗(yàn)還觀察到Ce6在4T1細(xì)胞缺氧誘導(dǎo)后增加ROS生成的能力(圖13)。在4T1異種移植物荷瘤BALB/c小鼠中也研究了TA-COFP@CT的體內(nèi)腫瘤靶向能力。在光照下，TA-COF-P@CT小鼠組對4T1腫瘤生長表現(xiàn)出**的抑制作用。腫瘤生長幾乎被抑制，考慮到腫瘤質(zhì)量/大小等參數(shù)，TA-COF-P@CT具有較好的*腫瘤效率。為探討TA-COF-P@CT的影響，對不同臟器進(jìn)行蘇木精和伊紅(H&E)染色分析，脾、心、肝、腎、肺等臟器未見明顯組織學(xué)異常。結(jié)果表明TA-COF-P@CT的處理不會對小鼠的正常器官造成任何額外的損傷Gong等人證明了COF是一種有效的癌癥饑餓治療平臺。本文報(bào)道的COF是用以下前體合成的:(i) TPA-CHO: π - π共軛三(4-甲酰苯基)胺和(ii)聯(lián)苯胺。合成的COF的表面積為24 m2 g-1，平均孔徑為-30 nm。葡萄糖氧化酶(GOx)和l -精氨酸(Arg)在純水中負(fù)載。經(jīng)Rho B-COF處理后，COF的納米級形狀可以被HeLa細(xì)胞內(nèi)化。在腫瘤細(xì)胞中，葡萄糖的分解和葡萄糖酸和H2O2的產(chǎn)生是由GOx催化的。產(chǎn)生的H2O2隨后與L-Arg反應(yīng)生成NO，從而抑制腫瘤細(xì)胞增殖。在細(xì)胞中，通過4-氨基-5-甲氨基- 2’,7‘-雙乙酸二氟熒光素等熒光探針驗(yàn)證了NO的產(chǎn)生，熒光隨著COF + GOx + L-Arg(即NO)濃度的增加而增強(qiáng)。作者還通過MTT實(shí)驗(yàn)證明了COF的無毒性和COF + GOx + L-Arg的極端細(xì)胞毒性。發(fā)現(xiàn)細(xì)胞凋亡的機(jī)制是溶酶體損傷。在帶瘤小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，COF + GOx + L-Arg具有抑制腫瘤和*遷移的作用。

圖.13 共聚焦顯微鏡下的4T1細(xì)胞(a) TACOF-P@CT，帶燈或不帶燈。(b)歸一化熒光強(qiáng)度為Ce6(綠色)和TPZ(紅色);(c)在有光或無光條件下，用TA-COF-P@CT孵育的4T1細(xì)胞識別細(xì)胞內(nèi)的ROS。陽性對照:H2O2。(d)在有光或無光條件下，用TA-COF-P@CT孵育4T1細(xì)胞的缺氧識別。陽性對照:DFO(1,8-二氮芴-9- 1);

注：(e)橙II在513 nm處的歸一化吸光度。細(xì)胞核標(biāo)記Hoechst 33342。比例尺(a)為20毫米，(c)和(d)為100毫米

6.12

Han和他的同事報(bào)道了用黑色素作為模擬血小板支架的卟啉基COFs的制備。核殼melanin@porphyrin-COF (MPC)的比表面積為638.4 m2 g1，孔徑為16.4 ?。水蛭素藥物被melanin@porphyrin-COF包裹，再用小鼠血小板膜包裹，**終制備HMPC@PM。血小板膜具有血栓寄存特性，制備的HMPC@PM可以靶向血栓區(qū)域，隨后開啟熱療。在近紅外光下，這將導(dǎo)致ROS的產(chǎn)生。采用1064 nm體外激光輻射評價(jià)HMPC@PM光熱效應(yīng)。將HMPC@PM血塊與新鮮血液一起孵育觀察溶栓效果，然后激光照射20min，使血栓因溶解增強(qiáng)而破壞。

6.13

也有報(bào)道多孔共價(jià)三嗪骨架(CTF)的合成以及*癌藥物伊馬替尼(IMA)的負(fù)載。在PBS中進(jìn)行體外卸載，pH為5.3時卸載量高于pH為7.4。對正常細(xì)胞(L929細(xì)胞)和癌細(xì)胞(K562細(xì)胞)進(jìn)行細(xì)胞毒性評價(jià)。IMA@CTF在孵育48小時后對癌細(xì)胞表現(xiàn)出嚴(yán)重的毒性，但對正常細(xì)胞沒有毒性。

6.14

Botela等人報(bào)道了一種2D-COF的制備，該2D-COF具有合成后修飾的通用性，可獲得各種COF類似物。采用HHTP(2,3,6,7,10,11-六羥基水合三苯)和BDBA(苯-1,4-二硼酸)在三甲苯和1,4-二惡烷的介質(zhì)中以1:1 (v/v)的比例縮合合成COF-5。用2-氨基苯-1,4-二硼酸(BDBN)代替BDBA，對該分子進(jìn)行重構(gòu)，得到CF-x (x = 25-100)。在COF系列中，CF-25的BET表面積**高，為1791 m2 g-1。在DCM中攝取*腫瘤藥物喜樹堿(CPT)，并在PBS緩沖鹽水培養(yǎng)基中卸載。在不同的細(xì)胞系(如HeLa細(xì)胞)中也監(jiān)測了遞送，這表明cof藥物部分可能在溶酶體中內(nèi)吞，正如溶酶追蹤器所支持的那樣。

7. COFs作為多種藥物載體

研究人員在試圖揭示COFs的多任務(wù)處理能力，這可以讓人們更好的了解它們單獨(dú)加載/卸載多種藥物的潛力。這種多功能性可以重新構(gòu)建，并促使我們重新思考在這一當(dāng)代領(lǐng)域投入更多的研究，以提高它們在更簡單，更順暢的環(huán)境中卸載藥物的功效。

7.1

Shi等人報(bào)道了一種基于籠型支架，即籠-COF-TT，其中(TT =三氨對苯二甲酸)用于輸送IBU、5-FU和卡托普利(CAP)。在COF中分別添加IBU、5fu和CAP后，原始COF (672 m2 g-1)的N2吸附等溫線分別降至313、256和218 m2 g-1。在pH為7.4的磷酸鹽緩沖鹽水中，通過紫外-可見光譜法測定藥物釋放譜。52 h后，IBU-、5-FU-和cap-負(fù)載-COF的初始釋藥量分別為93%、93%和94%。

7.2

Zhai, Zheng, Mi 等人報(bào)道了用席夫堿反應(yīng)合成DF-TAPB-COF和DF-TATB-COF兩種氟化COFs，其中DF-TAPB-COF呈球狀，DF-TATB-COF呈顆粒狀微觀結(jié)構(gòu)。氟基團(tuán)的存在促進(jìn)了與客體藥物分子的氫鍵，**終導(dǎo)致更高的藥物負(fù)載。DF-TATB-COF的BET表面積為1720 m2 g-1，計(jì)算DF-TATB-COF的BET表面積為963 m2 g-1。將具有降壓作用的5-FU和卡托普利(captopril, CAP)裝載在COFs中，通過TGA、FT-IR和PXRD等多種分析方法監(jiān)測。 DF-TAPB-COF 和 DF-TATB-COF分別裝載其中一種靶向藥物，即5-FU，分別顯示69%和67%的載重量。在CAP的情況下，DF-TAPB-COF和DF-TATB-COF的負(fù)荷分別為60%和41%。卸載在PBS培養(yǎng)基中進(jìn)行，溫度為37℃，溶液pH為7.4。3天后，DF-TAPB-COF加合物中80%的5-FU的輸送量高于DF-TATB-COF加合物。在B16F10細(xì)胞中使用羅丹明B染料監(jiān)測兩種COFs的內(nèi)吞作用，顯示它們成功被細(xì)胞攝取。

7.3

Wang及其同事報(bào)道了一種基于甲氧基共價(jià)有機(jī)框架(mCOF)的阿霉素(DOX)和喜樹堿(CPT)遞送系統(tǒng)的制備。具體來說，用1,3,5-三-(4-氨基苯基)苯(TAPB)和2,5-二甲氧基對苯二甲酸(DMTP)制備的mCOF平均孔徑為2.25 nm, BET表面積為682.3 m2 g-1。在mCOF中加載CPT后，表面面積從682.3 m2 g-1減小到521.6 m2 g-1 為了實(shí)現(xiàn)納米載體的生物相容性和特異性線粒體靶向，不同的標(biāo)簽，如DSPE-PEG2000-NHS[聚(乙二醇)-氨甲酰二硬脂酰磷脂酰乙醇胺]和DOXHCl反應(yīng)形成DOX-脂質(zhì)。然后CPT@mCOF被dox -脂質(zhì)、雙棕櫚酰磷脂酰膽堿(DPPC)和膽固醇琥珀酸單酯(CHEMS)包裹成脂質(zhì)層。在37 1C的PBS (pH 7.4和5.0)中，進(jìn)行CPT@mCOF、@ dox -脂質(zhì)藥物釋放實(shí)驗(yàn)觀察到pH反應(yīng)性，兩種藥物均顯著釋放。COF@liposome顯著增加4T1細(xì)胞中的活性氧水平，**終抑制4T1細(xì)胞誘導(dǎo)的BALB/c腫瘤生長小鼠模型。

7.4

Fang和Negeshi等人報(bào)道了另一種非常有趣和值得注意的COF(TUS-64)，他們將5,10,15,20-四基斯(4-氨基苯基)卟啉(TAPP)與2,3,6,7,14,15-六基斯(40 -甲酰苯基)三苯(HFPTP)在120℃下連接3天，在6 M醋酸溶液/1,4-二氧六環(huán)/三甲苯(1:3:7,v/v)的溶劑混合物中以2:3的摩爾比合成。其BET表面積計(jì)算為1632 m2 g-1。COF用于裝載/卸載藥物，如(a) 5-FU(*癌藥物)，(b)溴莫尼定(治療青光眼)，(c)異煙肼(*結(jié)核)，(d) CAP(*高血壓和心力衰竭藥物)和(e) IBU。在CAP、溴胺、5-FU、IBU和異煙肼的作用下，原始TUS-64 COF的比表面積分別降至78.4、501.8、378.7、869.3和610.0 m2 / g。37℃時，載藥COF保存在半透袋中，浸泡在pH 7.4的磷酸鹽緩沖液中。在每個時間間隔，通過UV-Vis分析監(jiān)測卸載。在CAP的情況下，12小時后，6%的藥物被釋放，而2天后，大約92%的藥物被卸載。在IBU病例中，12小時后的遞送率為40%，6天后的遞送率為67%。異煙肼24 h釋放率為16%，延長10 d釋放率為22%。溴莫尼定的遞送率約為35%（6天）。5-FU給藥9天后遞送率為12%。

注：在pH5和pH7.4條件下對其進(jìn)行了遞送試驗(yàn)。利用N2吸附和PXRD對藥物的卸載譜進(jìn)行了監(jiān)測。

8. 小結(jié)與展望

圖.14 一些具有代表性的COF支架被用于向靶點(diǎn)遞送多種藥物

COFs是一種具有廣泛功能的有機(jī)多孔材料，具有生物相容性、易于功能化、可調(diào)節(jié)的幾何形狀和開放的孔隙結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。COFs已經(jīng)在不同的研究領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)用，**終在推進(jìn)領(lǐng)域和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。COFs 系列多孔材料向我們展示了生態(tài)友好、兼容和環(huán)境危害小、并作為治療幾種疾病的藥物傳遞載體的**新進(jìn)展。它們在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用包括生物大分子固定化、藥物包封/解封以及光動力和光熱治療。本文精確地討論了藥物分子(DOX, ibu，胰島素等)的包封/解封(圖14)，并對細(xì)胞內(nèi)遞送特別給予關(guān)注。一系列文章的解讀，目的是為了解藥物包封/解封的現(xiàn)狀，從而導(dǎo)致藥物在生物介質(zhì)中傳遞，如表1所示。除了COFs有趣的結(jié)構(gòu)參數(shù)外，本文還強(qiáng)調(diào)了與遞送過程相關(guān)的生物學(xué)過程。

表.1-1 COFs藥物遞送載體匯總

表.1-2 COFs藥物遞送載體匯總

通過討論，我們了解到藥物包封一般是在溶劑介質(zhì)中進(jìn)行，將COF與藥物分子攪拌在一起進(jìn)行包封，然后將載藥的COF進(jìn)行卸載。有時僅在溶劑中或在活細(xì)胞中監(jiān)測脫膠囊。改變卸藥介質(zhì)的pH值會影響卸藥效果。在TAPB-DMTP-COF的情況下，在pH為5或6.5時，大部分藥物在前兩個小時內(nèi)被卸載，而在pH為7.4時，同樣的情況為40%。DOX@COF的形態(tài)在2 h內(nèi)由球形變?yōu)椴灰?guī)則塊狀，其連接發(fā)生斷裂，這可能引發(fā)藥物的卸載。在SS-COF的情況下，在pH為5的PBS中引入10 mM谷胱甘肽導(dǎo)致藥物脫離膠囊。在COF@IR783@CAD的情況下，24小時后發(fā)現(xiàn)PBS中的卸載量為-48.2%。通過流式細(xì)胞術(shù)和共聚焦顯微鏡觀察4T1細(xì)胞的細(xì)胞攝取情況。孵育96 h后， DiSe-Por的DOX脫囊率為27.9%，pH為7.4時降了42.4%。在pH 5.0時，TpASH在72 h內(nèi)釋放74%的藥物。NOP-14@2 wt%時，IBU藥物在B5 h內(nèi)釋放50%，而在72 h內(nèi)釋放全部藥物?？傊?，我們知道降低pH值可以將藥物從COF支架中釋放出來。在少數(shù)情況下，釋放發(fā)生在COFs的支架坍塌。我們注意到COFs在生物相容性、形態(tài)、穩(wěn)定性、藥物釋放控制、生物降解性以及與不同藥物類型的相容性等幾個參數(shù)方面的生物醫(yī)學(xué)用途的優(yōu)勢。探討了幾種COFs的生物相容性。在TpASH的情況下，使用乳腺癌細(xì)胞株(MDA-MB-231)進(jìn)行MTT試驗(yàn)來探索其細(xì)胞毒性，該細(xì)胞株在COF存在下顯示了細(xì)胞活力。另一個例子是NOP-14，其中MTT試驗(yàn)用于探測其低毒性。以非癌性人乳腺上皮細(xì)胞mcf10a為研究對象，探討TTI-COF的生物相容性。另外，HAPTP-TPA即使在100 mg mL1的濃度下也表現(xiàn)出低毒性。OC-COF在WI26-VA4、A549、Calu-3細(xì)胞和SD大鼠中的生物相容性也得到了證實(shí)。與PI-COFs-2/3在200 mg mL-1濃度下孵育24 h后，裸COFs的存活率超過80%。綜上所述，這些結(jié)果有助于建立COFs的生物相容性并支持其在該領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。

關(guān)于COFs的形貌，一個關(guān)鍵的問題是它們的粒度。如前所述，為了有效的細(xì)胞攝取，需要200納米的尺寸。不同版本的PEGCCM@APTES-COF-1被發(fā)現(xiàn)是單分散的，尺寸分別為PEG350-CCM@APTES-COF-1的150 (±8)nm, PEG1000-CM@APTES-COF-1的170 (±7)nm和PEG2000-CCM@APTES-COF-1的230 (±10)nm。不同的聚乙二醇密度導(dǎo)致不同的形態(tài)。在Liu小組的另一個例子中，所得到的COF被發(fā)現(xiàn)是球形的，平均直徑為30-40納米。發(fā)現(xiàn)OC-COF具有立方形態(tài)，尺寸在 2-3mm范圍內(nèi)。另一個參數(shù)是COFs的表面積，其中TAPB-DMTPCOF顯示的表面積為1000 m2 g-1。SSCOF的面積為672 m2 g-1，低于TCOF的58.871 m2 g-1。PI3-COF的BET表面積為1000 m2 g1, PI-2-COF的BET表面積為1700 m2 g-1。DiSe-Por 的表面積為73.5 m2 g-1，載藥后減小到7.9 m2 g-1。COFs的表面積是藥物裝載的一個很好的指標(biāo)/標(biāo)記，一旦藥物裝載，COFs的表面積就會減少。

可降解性是使用COFs給藥的重要性質(zhì)，其中支架在藥物釋放前的降解是一個問題。或者，如果作為遞送載體的COFs在藥物遞送后沒有降解，這可能會導(dǎo)致生物環(huán)境中的副反應(yīng)。例如，TAPBDMTP-COF在PBS介質(zhì)中表現(xiàn)出希夫堿鍵的降解，從而導(dǎo)致藥物傳遞。劉課題組報(bào)道了具有生物降解性的COFs的合成。當(dāng)pH設(shè)置為6時，藥物脫囊率高于pH 7.4，表明COF支架降解。在COF DiSe-Por中，受pH和GSH的影響內(nèi)化后，支架的C=N和Se-Se鍵被劈開，**終幫助藥物釋放。OC-COF是可生物降解的，并在卸載藥物后從體內(nèi)消除，作為具有可生物降解性的COFs的一個完美例子。與其他COFs類似，同樣的生物降解需要檢查作為生物材料的適用性。

COFs的孔徑大小是決定多用途藥物負(fù)載的決定性因素。事實(shí)上，它們的腔體必須很大，才能容納藥物。例如，孔徑-10 ?可能有助于布洛芬等藥物的順利裝載。在PI-COF-4和PI-COF-5之間，后者的孔徑較小，因此釋放速率較低。PAF-6呈二維有序結(jié)構(gòu)，孔徑均勻，為11.8 ?。以TTA-DFP-nCOF為例，測得其孔徑為1.7 nm，靶藥胰島素的分子大小為2.5-3 nm。因此，胰島素被嵌入到COF層中，而不是內(nèi)化在其毛孔中。

雖然研究人員在這一方向取得了顯著進(jìn)展。但是，COFs在體外和體內(nèi)生物醫(yī)學(xué)用途方面仍然表現(xiàn)出幾個基本缺點(diǎn)，如下:

(a)它們在細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)化模式尚不清楚。很明顯，drug@COF加合物是內(nèi)化的;然而，從文獻(xiàn)報(bào)道來看，內(nèi)化的途徑并不明確。在這種情況下，通過共標(biāo)記溶酶體、線粒體等進(jìn)行明確的研究將有助于進(jìn)一步追蹤傳遞;

(b)一些關(guān)于COFs的文章報(bào)道了藥物傳遞過程中的鍵裂解。因此，COF支架有可能坍塌成幾個小的有機(jī)碎片或聚合物碎片，這可能在體內(nèi)引起嚴(yán)重的毒性。因此，強(qiáng)烈建議在體外和體內(nèi)研究COFs的降解;

(c)在未降解的情況下，有必要了解藥物遞送后COF支架的去向，以避免細(xì)胞/體內(nèi)存在外來分子;

(d)報(bào)告的結(jié)果主要討論了COFs的細(xì)胞毒性。然而，在將COFs作為體內(nèi)應(yīng)用的載體之前，對其毒性如神經(jīng)毒性、血液相容性、遺傳毒性、對生殖系統(tǒng)的影響以及致癌性水平等進(jìn)行詳細(xì)的研究是非常必要的;(e)藥物裝載通常在己烷、DCM或DMF介質(zhì)中進(jìn)行，這些介質(zhì)對細(xì)胞有潛在毒性;相反，二甲基亞砜在生物上更加友好。

展望：

因此，在設(shè)計(jì)基于下一代COFs的未來探針時，可以優(yōu)先考慮幾個步驟：

圖.15 溶酶體腔室內(nèi)載藥COFs的降解，(溶酶體遞送的一個可能缺點(diǎn))

A)支架:探針多采用希夫堿連桿結(jié)構(gòu)。C=N容易水解，特別是在酸性環(huán)境中。這些分子的細(xì)胞遞送可能不會繞過溶酶體途徑，因此在溶酶體的低pH下，支架的水解是可能的(圖15和圖16a) 123因此，溶酶體逃逸是必要的，這可以通過幾種途徑實(shí)現(xiàn)，其中一種想法是通過合成后修飾在COFs表面引入足夠的正電荷.

(B)已知細(xì)胞表面帶負(fù)電荷，因此drug@COF表面帶正電荷將有助于內(nèi)在化。然而，如果COF從一開始就帶正電，那么在增壓顆粒內(nèi)的藥物裝載可能會有問題。因此，在這種情況下，合成后修飾是有幫助的，在藥物裝載后，可以在COF表面引入帶正電的基團(tuán)。同樣，聚乙二醇(PEG)型功能分子作為溶解度標(biāo)簽可以在藥物裝載后引入，以獲得更好的親水性。在未來，類似的細(xì)胞穿透肽(CPP) 和細(xì)胞穿透COFs可以被計(jì)劃/設(shè)計(jì)，然后在實(shí)驗(yàn)室中合成以增強(qiáng)細(xì)胞傳遞(圖16b)。

圖.16 未來COFs遞送概念

(C)考慮到遞送后探針將有機(jī)會進(jìn)行蛋白水解，從而有助于消化COFs，酰胺作為主鏈的效用將是有利的。此外，用酰胺代替希夫堿可以提高生物相容性。

(D)對于靶向遞送，可以設(shè)計(jì)和合成細(xì)胞器特異性COFs，在藥物裝載后，它們的表面可以用細(xì)胞器特異性標(biāo)簽進(jìn)行修飾。在這里，考慮沒有膜破壞活性的細(xì)胞滲透性線粒體特異性肽是很有趣的用COFs連接標(biāo)簽將導(dǎo)致加合物完全由細(xì)胞微環(huán)境的極性直接指向線粒體。其他細(xì)胞器也有類似的標(biāo)簽，可以附著在COFs表面以制備細(xì)胞器特異性COFs(圖16c)。

(E)通常，小分子藥物是靶向遞送的。眾所周知，具有更好靶標(biāo)選擇性的蛋白質(zhì)治療方法目前正受到越來越多的關(guān)注;然而，由于它們的結(jié)構(gòu)、溶解性或其他相關(guān)原因，它們可能難以遞送另外，m-RNA遞送作為疫苗遞送的一部分同樣非常重要。因此，作為下一代遞送劑，蛋白質(zhì)或m-RNA可以作為靶標(biāo)(圖16d和e)。

簡而，在多孔材料家族中，COFs是**年輕的成員。到目前為止，重點(diǎn)是定制合成以及多功能表面改性，合成后改性等。在藥物遞送方面已經(jīng)報(bào)道了一些新結(jié)果，這些結(jié)果確立了材料成為載體的能力?，F(xiàn)在應(yīng)該把重點(diǎn)放在給藥領(lǐng)域，在這個領(lǐng)域我們需要知道COFs是如何影響生物參數(shù)的。我們認(rèn)為，COFs的主要優(yōu)點(diǎn)是其無金屬支架以及易于功能化和可調(diào)的幾何形狀。我們預(yù)計(jì)，在可預(yù)見的未來，COFs將成為藥物輸送領(lǐng)域的潛在競爭者，導(dǎo)致其臨床應(yīng)用。