pH响应型MIL-101(Fe)纳米载体递送槲皮素:解锁乳腺癌治疗中的促氧化与抗癌协同效应

【字体: 时间:2025年06月11日 来源:Journal of Molecular Structure 4.0

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  本研究针对乳腺癌治疗中化疗药物缺乏选择性和槲皮素(Que)水溶性差的问题,设计了一种pH敏感型MIL-101(Fe)纳米载体,实现Que的高效负载(54.9%)和肿瘤微环境(pH 5)触发释放。通过MTT实验证实Que@MIL-101(Fe)对MCF-7癌细胞具有选择性杀伤作用,同时分子对接揭示了Que对CAT/SOD的抑制机制,为天然抗氧化剂的靶向递送提供了新策略。

  

乳腺癌作为全球女性发病率最高的恶性肿瘤,传统化疗药物存在"敌我不分"的致命缺陷——在杀伤癌细胞的同时对正常细胞造成严重损伤。而天然黄酮类化合物槲皮素(Quercetin, Que)虽具有多重抗癌机制,却因水溶性差、体内稳定性低等问题成为"困在笼子里的猛兽"。更令人困扰的是,Que在生理环境下会"人格分裂"——既能作为抗氧化剂清除自由基,又能在特定条件下转化为促氧化剂诱导癌细胞凋亡。如何精准控制Que的"双重身份",成为阿尔扎赫大学和乌尔米耶医科大学联合团队亟待解决的难题。

研究人员创新性地选择了金属有机框架材料MIL-101(Fe)作为纳米载体,这种由铁离子与对苯二甲酸构建的"分子海绵"具有高达54.9%的药物负载率。通过FT-IR、XRD等技术表征证实,Que成功入驻MOF的纳米孔道。在模拟肿瘤微环境(pH 5)的释放实验中,56.7%的Que在9天内持续释放,而中性环境(pH 7.4)则保持"沉默",完美实现了"肿瘤微环境触发释放"的设计理念。

细胞毒性实验揭示精准杀伤
MTT实验数据显示,Que@MIL-101(Fe)对MCF-7癌细胞的抑制率显著高于游离Que,而对正常MCF-10A细胞的毒性反而降低。这种"双赢"效果源于纳米载体对Que生物利用度的提升和pH选择性释放。

抗氧化系统调控机制
研究发现Que@MIL-101(Fe)能显著降低癌细胞中过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性,这种"断其粮道"的策略切断了癌细胞抵抗氧化应激的防御体系。分子对接模拟显示,Que通过与CAT(PDB:8SGV)活性中心的铁卟啌环、与SOD(PDB:8SKS)的铜锌结合位点相互作用,从分子层面解释了其抑制机制。

技术方法精要
研究采用溶剂热法合成MIL-101(Fe),通过FT-IR、XRD、BET比表面积分析表征材料;UV-vis光谱测定药物负载/释放;MTT法评估细胞毒性;酶标仪检测CAT/SOD活性;AutoDock进行分子对接。

结论与展望
该研究构建的智能递送系统成功解决了Que临床应用的两大瓶颈——溶解性和靶向性,其pH响应特性犹如给药物装上了"肿瘤GPS"。特别值得注意的是,Que通过抑制CAT/SOD将癌细胞暴露于氧化应激的"枪林弹雨"中,这种"以彼之道还施彼身"的策略为抗氧化剂在癌症治疗中的角色转换提供了范例。发表于《Journal of Molecular Structure》的这项成果,为天然药物纳米制剂开发提供了可借鉴的技术路线,其"一石二鸟"的设计思路——既增强药效又降低副作用,预示着乳腺癌靶向治疗的新方向。

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