金属簇基类沸石型骨架材料的结构设计、合成及其药物负载-控释研究

In view of the current commonly problem of low closure rate/load and burst release for drug carriers, and considering the metal-organic framework (MOF) materials have high surface, well controllable core size, shape and good biological pharmacology etc., the project will be focused on the directional synthesis a series of physiological safety MOFs through the design of metal cluster to simulate silica tetrahedron. The side skeletons of functional ligands are employed to modify the material surface, which could provide certain chemical environment. Based on the drug load-controlled release of pteris semipinnala L and the system of synthetic conditions, structural feature and chemical properties of MOFs materials, the form of guest drug molecules and the interactions between them in the core will be explored. We will clarify the drug load-controlled release of mechanism and conclude the results, which will provide scientific and experiment basis for the development of new and high efficient drug carriers. This project could promote interdisciplinary relation of chemistry, material and pharmacy and has important academic value and practical application.

针对当前常用的药物载体存在包封率/负载量低及药物突释等问题，考虑到金属-有机骨架材料(MOFs)具有高比表面积、孔道尺寸与形状可调和较好的生物药理安全性等优点，本项目通过预设计的金属簇来模拟硅氧四面体，定向合成系列生理安全的簇基类沸石型MOFs材料，利用功能配体的侧链基团修饰骨架材料内表面以提供特定的化学环境；在系统研究材料的合成条件、结构特征和物化性质的基础上，以半边旗中的5F及其异构体药物的负载-控释为观测平台，探究客体药物分子在主体骨架材料孔洞内的存在形式以及它们之间的相互作用方式，结合理论模拟，阐明骨架材料的药物负载-控释机理，总结其中规律，为开发新型高效的药物载体提供科学依据和实验基础，促进化学、材料、药学的交叉融合，具有重要的学术价值和实际意义。

药物的靶向传输和控释是目前药物载体面临的新挑战。金属-有机骨架材料（MOFs）具有较高的比表面积、孔径及孔道内环境可调等特性，在药物载体领域展现出诱人前景，但目前大多MOFs材料的生物兼容性、水溶液稳定性及给药途径单一性等问题，严重制约其快速发展。本项目拟通过 “金属簇基”前驱体的设计并制备出了10余种多孔MOFs材料，在考察和分析这些MOFs材料各类物化表征的 基础上，对它们的药理毒性实验进行了探索，并进行体外的药物负载-缓释实验研究，得出了所合成材料的孔极性、孔径大小和孔隙率等对药物载入量和缓释性能有较大的影响，同时利用理论分子模拟进行缓释机理的辅助解释，从理论和实验双角度阐明材料的药物控释机理，目前已发表相关学术SCI论文10余篇，本研究结果将为开发新型高效的药物载体提供实验基础。本项目不仅为制备新一代药物控释载体提供了一条新途径，也可以促进化学、材料化学和药学的交叉融合，具有重要的学术意义。