Metal–organic frameworks (MOFs), a

Metal–organic frameworks (MOFs), a class of hybrid materials formed by the self-assembly of polydentate bridging ligands and metal-connecting points, have been studied for a variety of applications. Recently, these materials have been scaled down to nanometer sizes, and this Account details the development of nanoscale metal–organic frameworks (NMOFs) for biomedical applications. NMOFs possess several potential advantages over conventional nanomedicines such as their structural and chemical diversity, their high loading capacity, and their intrinsic biodegradability. Under relatively mild conditions, NMOFs can be obtained as either crystalline or amorphous materials. The particle composition, size, and morphology can be easily tuned to optimize the final particle properties. Researchers have employed two general strategies to deliver active agents using NMOFs: by incorporating active agents into the frameworks or by loading active agents into the pores and channels of the NMOFs. The modification of NMOF surfaces with either silica coatings or organic polymers improves NMOF stability, fine-tunes their properties, and imparts additional functionality.

Preliminary biomedical applications of NMOFs have focused on their use as delivery vehicles for imaging contrast agents and molecular therapeutics. Because NMOFs can carry large amounts of paramagnetic metal ions, they have been extensively explored as magnetic resonance imaging (MRI) contrast agents. Both Gd3+- and Mn2+-containing NMOFs have shown excellent efficacy as T1-weighted contrast agents with large per metal- and per particle-based MR relaxivities. Fe3+-containing NMOFs have demonstrated excellent T2-weighted contrast enhancement. Upon intravenous injection of iron carboxylate NMOFs in Wistar rats, researchers observed negative signal enhancement in the liver and spleen, which dissipated over time, indicating the degradation and clearance of the NMOF. Through the incorporation of luminescent or high Z element building blocks, NMOFs have also served as viable contrast agents for optical imaging or X-ray computed tomography (CT) imaging. Incorporation of membrane impermeable dyes into NMOFs allowed for their uptake by cancer cells and for their controlled release as the framework decomposed.

NMOFs have been used to deliver anticancer drugs and other chemotherapeutics. Cisplatin prodrugs were incorporated within NMOFs at exceptionally high levels, either through use of the prodrug as the building block or through attachment of the prodrug onto the framework after synthesis. These NMOFs were encapsulated within a silica shell and targeted to cancer cells. In vitro assays revealed that the targeted NMOFs possessed similar efficacy to cisplatin, while the nontargeted NMOFs were less active. Several different therapeutic molecules were loaded within porous iron-carboxylate NMOFs at unprecedented levels. The NMOF showed sustained drug release with no burst effect, and in vitro assays revealed that the nanoencapsulated drug possessed similar efficacy to the free drug. Although still at a very early stage of development, NMOFs have already shown great promise as a novel platform for nanomedicine. The compositional tunability and mild synthetic conditions used to produce NMOFs should allow for the incorporation of other imaging and therapeutic agents and their effective delivery to targeted cells in vivo.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

กรอบโลหะอินทรีย์ (MOFs), ชั้นของวัสดุผสมที่เกิดขึ้นโดยตนเอง assembly ของ polydentate ligands ระหว่างกาลและจุดเชื่อมต่อโลหะ มีการศึกษาความหลากหลายของการ ล่าสุด วัสดุเหล่านี้มีการปรับลงให้ขนาด nanometer และบัญชีรายละเอียดการพัฒนา nanoscale โลหะอินทรีย์กรอบ (NMOFs) สำหรับโปรแกรมประยุกต์ทางชีวการแพทย์ NMOFs มีประโยชน์หลายอาจผ่าน nanomedicines ปกติเช่นความหลากหลายของโครงสร้าง และทางเคมี ความสูงโหลด และ biodegradability ของ intrinsic ภายใต้เงื่อนไขที่ค่อนข้างอ่อน NMOFs สามารถรับเป็นวัสดุผลึก หรือไป องค์ประกอบของอนุภาค ขนาด และสัณฐานวิทยาสามารถจะได้ปรับปรับคุณสมบัติอนุภาคสุดท้าย นักวิจัยได้จ้างกลยุทธ์สองทั่วไปที่ส่งตัวแทนงานที่ใช้ NMOFs: โดยเว็บตัวแทนที่ใช้งานอยู่ในกรอบ หรือโหลดตัวแทนที่ใช้งานอยู่ในรูขุมขนและ NMOFs ช่อง การปรับเปลี่ยนพื้นผิว NMOF เคลือบซิลิกาหรือโพลิเมอร์อินทรีย์เสถียรภาพ NMOF, fine-tunes คุณสมบัติ และหน้าที่อื่น ๆ ที่พื้นมีกลิ่นต่าง ๆเบื้องต้นใช้ทางชีวการแพทย์ NMOFs ได้มุ่งเน้นในการใช้เป็นพาหนะจัดส่งสำหรับตัวแทนเกี่ยวกับภาพความคมชัดและ therapeutics โมเลกุล เนื่องจาก NMOFs สามารถนำประจุ paramagnetic โลหะจำนวนมาก พวกเขาได้รับอย่างกว้างขวางอุดมเป็นตัวแทนของความคมชัดการสั่นพ้องไฟฟ้าสนามแม่เหล็ก (mri) Gd3 ทั้ง + - และ Mn2 + -มี NMOFs ได้แสดงประสิทธิภาพที่ดีเยี่ยมเป็น T1-ถ่วงน้ำหนักตัวแทนความแตกต่างกับขนาดใหญ่ ต่อโลหะ - และแต่ ละอนุภาคตามนาย relaxivities Fe3 + -มี NMOFs ได้แสดงให้เห็นว่าเพิ่มประสิทธิภาพความคมชัดดี T2 ถ่วงน้ำหนัก เมื่อฉีดทางหลอดเลือดดำของเหล็ก carboxylate NMOFs ในหนู Wistar นักวิจัยสังเกตสัญญาณลบการปรับปรุงในตับและม้าม ที่ dissipated เวลา แสดงการย่อยสลายและเคลียร์ของ NMOF ผ่านการประสานของ luminescent หรือสูง Z องค์ประกอบ NMOFs ได้ให้บริการเป็นตัวแทนได้ความคมชัดสำหรับภาพออปติคอล หรือเอ็กซ์เรย์คำนวณภาพเครื่องเอ็กซเรย์คอมพิวเตอร์ (CT) ประสานของสีย้อมซึมผ่านของเมมเบรนเป็น NMOFs ที่ได้รับอนุญาต สำหรับการดูดซับโดยเซลล์มะเร็ง และปล่อยตัวควบคุมเป็นกรอบย่อยสลายไปNMOFs มีการใช้ยา anticancer และ chemotherapeutics อื่น ๆ Cisplatin prodrugs ถูกรวมอยู่ภายใน NMOFs ในระดับสูง ผ่านการใช้ของโปรดรักเป็นกลุ่มอาคาร หรือ ผ่านโปรดรักลงในกรอบที่แนบมาหลังจากการสังเคราะห์ NMOFs เหล่านี้ถูกนึ้ภายในเปลือกเป็นซิลิกา และเซลล์มะเร็งเป้าหมาย Assays ในเปิดเผยว่า NMOFs เป้าหมายต้องมีประสิทธิภาพคล้ายกับ cisplatin ในขณะที่ nontargeted NMOFs ใช้งานน้อยลง หลายโมเลกุลยาอื่นถูกโหลดภายใน NMOFs porous เหล็ก-carboxylate ในระดับประวัติการณ์ NMOF แสดงให้เห็นว่ายา sustained ปล่อยกับไม่มีผลต่อการระเบิด และ assays ในเปิดเผยว่า ยา nanoencapsulated ต้องมีประสิทธิภาพคล้ายกับยาฟรี แม้ว่าอยู่ในขั้นแรก ๆ มากพัฒนา NMOFs ได้แล้วแสดงสัญญาที่ดีเป็นการแพทย์นาโนนวนิยาย Compositional tunability และสังเคราะห์สภาพอ่อนที่ใช้ในการผลิต NMOFs ควรอนุญาตให้จดทะเบียนตัวแทนเกี่ยวกับภาพ และการรักษาอื่น ๆ และการส่งผลไปยังเซลล์เป้าหมายในสัตว์ทดลอง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

กรอบโลหะอินทรีย์ (MOFs) ระดับของวัสดุไฮบริดที่เกิดขึ้นจากการชุมนุมตนเองของแกนด์แก้ polydentate และจุดโลหะเชื่อมต่อได้รับการศึกษาสำหรับความหลากหลายของการใช้งาน เมื่อเร็ว ๆ นี้วัสดุเหล่านี้ได้รับการลดขนาดลงให้มีขนาดนาโนเมตรและบัญชีนี้รายละเอียดการพัฒนากรอบโลหะอินทรีย์นาโน (NMOFs) สำหรับการใช้งานด้านชีวการแพทย์ NMOFs มีข้อได้เปรียบที่มีศักยภาพหลาย nanomedicines ทั่วไปเช่นความหลากหลายทางโครงสร้างและทางเคมีของพวกเขาโหลดความจุสูงของพวกเขาและการย่อยสลายทางชีวภาพที่แท้จริงของพวกเขา ภายใต้ภาวะที่ไม่รุนแรงค่อนข้าง NMOFs สามารถรับได้เป็นอย่างใดอย่างหนึ่งหรือผลึกวัสดุอสัณฐาน องค์ประกอบของอนุภาคขนาดและรูปร่างสามารถปรับได้อย่างง่ายดายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของคุณสมบัติอนุภาคสุดท้าย นักวิจัยได้ว่าจ้างสองกลยุทธ์ทั่วไปเพื่อส่งตัวแทนโดยใช้ NMOFs: โดยผสมผสานตัวแทนเข้าไปในกรอบหรือโดยการโหลดตัวแทนเข้าไปในรูขุมขนและช่องทางของ NMOFs การปรับเปลี่ยนของ NMOF พื้นผิวที่มีทั้งเคลือบซิลิกาหรือโพลิเมอร์อินทรีย์ปรับปรุงเสถียรภาพ NMOF ปรับแต่งคุณสมบัติของพวกเขาและภูมิต้านทานทำงานเพิ่มเติม. การใช้งานทางการแพทย์เบื้องต้น NMOFs ได้มุ่งเน้นในการใช้เป็นยานพาหนะสำหรับตัวแทนส่งมอบความคมชัดของภาพและการบำบัดรักษาโรคระดับโมเลกุล เพราะ NMOFs สามารถดำเนินการจำนวนมากของโลหะไอออน paramagnetic พวกเขาได้รับการสำรวจอย่างกว้างขวางที่สุดเท่าที่ถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI) ตัวแทนความคมชัด ทั้งสอง Gd3 + - + และ MN2 -containing NMOFs ได้แสดงให้เห็นประสิทธิภาพที่ดีเยี่ยมเป็นตัวแทนความคมชัด T1 น้ำหนักขนาดใหญ่ต่อโลหะและต่ออนุภาคตามนาย relaxivities Fe3 + -containing NMOFs ได้แสดงให้เห็นการเพิ่มประสิทธิภาพความคมชัด T2 น้ำหนักที่ดีเยี่ยม เมื่อฉีดเข้าเส้นเลือดดำของ NMOFs carboxylate เหล็กในหนูวิสตาร์นักวิจัยตั้งข้อสังเกตการเพิ่มประสิทธิภาพสัญญาณลบในตับและม้ามซึ่งกระจายไปในช่วงเวลาที่แสดงให้เห็นการย่อยสลายและการกวาดล้างของ NMOF ผ่านการรวมตัวกันของเรืองแสงหรือหน่วยการสร้างองค์ประกอบ Z สูง NMOFs ยังได้ทำหน้าที่ตัวแทนความคมชัดที่ทำงานได้สำหรับการถ่ายภาพแสงหรือ X-ray คำนวณเอกซ์เรย์ (CT) การถ่ายภาพ รวมตัวกันของเมมเบรนสีผ่านเข้า NMOFs ได้รับอนุญาตให้การดูดซึมของพวกเขาโดยเซลล์มะเร็งและสำหรับการเปิดตัวของพวกเขาควบคุมเป็นกรอบย่อยสลาย. NMOFs ถูกนำมาใช้ในการส่งมอบยาต้านมะเร็งและยาเคมีบำบัดอื่น ๆ prodrugs cisplatin ถูกรวมภายใน NMOFs ในระดับที่สูงเป็นพิเศษไม่ว่าจะผ่านการใช้ prodrug เป็นกลุ่มอาคารหรือผ่านสิ่งที่แนบมาของ prodrug ลงบนกรอบหลังจากการสังเคราะห์ NMOFs เหล่านี้ถูกห่อหุ้มอยู่ภายในเปลือกซิลิกาและกำหนดเป้าหมายไปยังเซลล์มะเร็ง ในการตรวจหลอดทดลองแสดงให้เห็นว่าการกำหนดเป้าหมาย NMOFs มีประสิทธิภาพคล้ายกับ cisplatin ในขณะที่ NMOFs nontargeted มีการใช้งานน้อย หลายโมเลกุลของการรักษาที่แตกต่างกันโหลดภายใน NMOFs เหล็ก carboxylate มีรูพรุนในระดับที่ไม่เคยปรากฏมา NMOF แสดงให้เห็นการปลดปล่อยตัวยาอย่างต่อเนื่องไม่มีผลกระทบออกมาและในการตรวจหลอดทดลองพบว่ายาเสพติดที่มีประสิทธิภาพ nanoencapsulated คล้ายกับยาเสพติดฟรี แม้ว่าจะยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา, NMOFs ได้แสดงให้เห็นแล้วสัญญาที่ดีเป็นแพลตฟอร์มใหม่สำหรับ Nanomedicine tunability compositional และเงื่อนไขในการสังเคราะห์อ่อนใช้ในการผลิต NMOFs ควรอนุญาตให้มีการรวมตัวกันของภาพอื่น ๆ และตัวแทนการรักษาและการจัดส่งที่มีประสิทธิภาพของพวกเขาเพื่อเซลล์เป้าหมายในร่างกาย

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

และกรอบโลหะอินทรีย์ ( โครงข่าย ) ชั้นของวัสดุลูกผสมที่เกิดจากตัวเองของพอลิเดนเทตลิแกนด์โลหะเชื่อมและจุดเชื่อมต่อได้เพื่อความหลากหลายของการใช้งาน เมื่อเร็วๆ นี้ วัสดุเหล่านี้ได้ถูกลดขนาดลงเพื่อขนาดนาโนเมตร และบัญชีรายละเอียดการพัฒนากรอบโลหะอินทรีย์ ( nanoscale ) nmofs ) สำหรับงานทางnmofs มีข้อดีหลายกว่าปกติ อาจ nanomedicines เช่นโครงสร้างทางเคมีของความจุในการโหลดของพวกเขาสูงและย่อยสลายทางชีวภาพภายในของพวกเขา ภายใต้ภาวะที่ไม่รุนแรงค่อนข้าง nmofs ได้เป็นคริสตัล หรือวัสดุ องค์ประกอบของอนุภาคขนาดและรูปร่างสามารถปรับได้อย่างง่ายดายเพื่อปรับคุณสมบัติของอนุภาคสุดท้าย นักวิจัยได้ใช้สองกลยุทธ์ทั่วไปเพื่อให้ใช้งานตัวแทน nmofs : โดยผสมผสานงานตัวแทนในกรอบหรือโดยการโหลดงานตัวแทนในรูและช่องของ nmofs . การเปลี่ยนแปลงของ nmof พื้นผิวเคลือบด้วยซิลิกาหรือพอลิเมอร์อินทรีย์เพิ่ม nmof เสถียรภาพดีเพลงคุณสมบัติของพวกเขาและให้ฟังก์ชันการทำงานเพิ่มเติม

เบื้องต้น ( การ nmofs ได้มุ่งเน้นในการใช้เป็นยานพาหนะสำหรับการสร้างภาพตัวแทนความแตกต่างและโมเลกุล ) . เพราะ nmofs สามารถถือจำนวนมากของไอออนโลหะพาราแมกเนติก , พวกเขาได้รับอย่างกว้างขวาง โดยเป็นการสร้างภาพด้วยเรโซแนนซ์แม่เหล็ก ( MRI ) ตัวแทนความคมชัดทั้ง gd3 - mn2 ที่มี nmofs แสดงประสิทธิภาพที่ดีเยี่ยมในฐานะตัวแทนความคมชัด T1 ถ่วงน้ำหนักขนาดใหญ่ต่อโลหะ - และต่ออนุภาคตามนาย relaxivities . fe3 ที่มี nmofs แสดงยอดเยี่ยม T2 ถ่วงน้ำหนักเพิ่มความคมชัด . เมื่อฉีดฉีดเหล็กคาร์บอกซิเลต nmofs ในหนูพุกขาว นักวิจัยสังเกตเพิ่มสัญญาณลบในตับและม้ามซึ่งกระจายตลอดเวลา แสดงว่าการย่อยสลายและการกวาดล้างของ nmof . ด้วยการเรืองแสงหรือสูง Z อาคารองค์ประกอบ nmofs ยังทำหน้าที่เป็นตัวแทนได้ ภาพคมชัด แสง หรือ การถ่ายภาพรังสีส่วนตัดอาศัยคอมพิวเตอร์ ( CT ) ถ่ายภาพการอนุญาตให้ผ่านเข้าไปในเยื่อสี nmofs การดูดซึมโดยเซลล์มะเร็ง และเพื่อควบคุมการปลดปล่อยเป็นกรอบย่อยสลาย

nmofs ได้ถูกใช้เพื่อส่งมอบยาต้านมะเร็ง และ อื่น ๆ chemotherapeutics . เคมีบำบัดโปรดรักส์ถูกจัดตั้งขึ้นภายใน nmofs ระดับสูงโคตรทั้งผ่านการใช้งานของโรคกลัวเป็นอาคารหรือผ่านสิ่งที่แนบมาของโรคกลัวบนกรอบหลังจากการสังเคราะห์ nmofs เหล่านี้ถูกห่อหุ้มอยู่ภายในเปลือกซิลิกาและกำหนดเป้าหมายไปที่เซลล์มะเร็ง ในหลอดทดลอง ) เปิดเผยว่า เป้าหมาย nmofs มีความสามารถคล้ายกับซิสพลาติน ในขณะที่ nontargeted nmofs ถูกใช้งานน้อยลงโมเลกุลของการรักษาที่แตกต่างกันหลายโหลดภายในรูพรุนเหล็กคาร์บอกซิเลต nmofs ในระดับที่เป็นประวัติการณ์ การ nmof พบได้รับการปลดปล่อยยาไม่มีผลระเบิด และการใช้ยา เปิดเผยว่า nanoencapsulated มีความสามารถคล้ายกับยาฟรี แม้ว่ายังอยู่ในขั้นตอนมากในช่วงต้นของการพัฒนาnmofs ได้แสดงสัญญาที่ดีเป็นแพลตฟอร์มใหม่สำหรับการแพทย์นาโน . การ tunability ส่วนประกอบและเงื่อนไขสังเคราะห์อ่อนใช้ผลิต nmofs ควรอนุญาตให้สำหรับการรักษาอื่น ๆของการถ่ายภาพและตัวแทนและการส่งมอบที่มีประสิทธิภาพของพวกเขาไปยังเซลล์เป้าหมาย ในสิ่งมีชีวิต