NML综述 | 纳米共价有机框架COF用于癌症诊疗的的最新进展

COF的构建单元和取代基是影响其化学稳定性的重要参数。近年来，COF的稳定性差已成为困扰其应用的最大问题之一。如图1所示，研究人员发现，未反应基团的空间位阻和不稳定性以及由不同构建单元形成的骨架结构影响COF的稳定性。通过改变框架的参数，例如其结构块和取代基，可以有效地改善稳定性。

图1. 具有不同化学稳定性的COF。a 二元、三元和四元COF的结构及其堆积模式。b 刚性和扭曲HBC节点的示意图，以及它们与硼酸酯COF的结合，以获得具有引导COF层堆叠的波浪状和高度互补结构。c 不含烷基的正常框架结构，其结构在暴露于恶劣环境后会坍塌；以及含有烷基的疏水框架，由于疏水基团的保护，结构能够承受恶劣环境。

图2. a 具有不同孔结构的COF及其与客体分子的化学作用，I. 由未经修饰的边缘构建的互穿微孔骨架。II. 未互穿的介孔骨架由部分修饰的边缘组成，在去除客体分子后会发生孔收缩或坍塌。III. 由高度修饰的边缘形成的非穿透型介孔骨架，在去除客体分子后，孔可以完全保持不变。b NUS-30从块状层状粉末到超薄2D纳米片的变温气体剥离示意图。c I. 双折叠间的PTS网络；II. 从轴观察的空间填充模型；III. 从c轴观察的空间填充模型。

在癌症疗法中，传统化疗药物可能会分布到体内的各种组织和器官中，导致严重的毒副作用。近年来，COF被开发用作药物递送载体，提高肿瘤靶向递送，降低药物毒副作用(图3)。

图3. 用于药物递送的COF。a 药物负载的F68@SS-COF和细胞内GSH响应药物释放的示意图。b THPP-BAE-PEG COP的制备和结构示意图，以及用于联合化学光动力疗法的pH诱导解离/药物释放行为。c 体内COF纳米复合结构和癌症治疗过程的示意图。

光动力疗法作为一种光激活的治疗方法，已应用于临床癌症等疾病的治疗(图4)。虽然使用COF用于PDT的研究仍处于早期阶段，但这些材料优异的光敏感性和光动力性能引起了广泛的关注。目前，已经可以通过改变COF的维度、组成和结构来提高其PDT性能。

图4. a I. ICG@COF-1@PDA纳米片的制造过程和II. ICG@COF-1@PDA纳米片的光免疫治疗活性。b COF纳米点-PEG的制造过程。c 2D CON制造和体内癌症疗法的示意图。d THPPpf-PEG的合成路线和随后PFCE的负载。

在光热治疗方面，COF不仅可以作为一种多功能载体，同时负载抗肿瘤药物、光敏剂和光热剂，实现光热治疗与其它疗法的协同作用(图5)。而且，COF可以通过结构设计具有π-共轭结构，显著提高光热吸收和光稳定性，使其在近红外外光照射具有高效的ROS产生和光热转换能力。

图5. COF的光疗示意图。

早期癌症诊断在提高癌症治疗方面发挥着越来越重要的作用，可以有效提高患者的生存率。作为一种有机多孔材料，COF具有有序的π-共轭结构、高孔隙率、低密度、良好的生物相容性和稳定性。这些性质使其成为体外肿瘤检测分子的优异载体，从而提高灵敏度(图6a, b)。同时，COF所具有的高表面积和孔隙率，良好的导电性和与生物活性分子的相互作用为生物传感和生物成像都提供了良好的载体和机遇(图6c)。

图6. COF用于成像和诊断。a 用于检测EGFR或MCF-7细胞的基于P-COF传感器的示意图，包括(1)制备P-COF的制备，(2)适体链的固定化，以及(3)检测EGFR或MCF-7细胞。b I. FA-Pd NPs/CMC-COF-LZU1的合成过程的插图。II. 用于癌细胞成像的双功能FA-Pd NPs/CMC-COF-LZU1的示意图。c I. 设计和合成上转换COF纳米平台UCCOFS-1。II. 原位自我报告PDT过程的NIR激发。

IV 总结与展望