常州大学招秀伯教授团队：微流控制备载有抗癌肽的ZIF-8纳米颗粒用于治疗乳腺癌-北京永康乐业科技发展有限公司

抗癌肽（ACP）具有良好的癌症细胞靶向性和抗癌作用以及低耐药性，是一种很有前途的抗癌药物。然而，许多ACP对癌症细胞没有选择性毒性，给药后很容易被酶降解。因此，需要药物递送系统（DDS）来保护这些肽免受降解并诱导靶向递送。

近期，常州大学招秀伯教授团队利用微流控装置制备了负载抗癌肽At3的沸石咪唑酯骨架（ZIF-8）纳米颗粒，以提高其在乳腺癌治疗中的效果，结果表明该纳米颗粒具有更好的抗癌活性和较低的毒性，展示了其作为抗癌药物递送系统的潜力。相关研究以“Microfluidic fabrication of anticancer peptide loaded ZIF-8 nanoparticles for the treatment of breast cancer”为题目，发表在期刊《Journal of Colloid and Interface Science》上。

本文要点：

1、本研究利用高性能微流控设备制备了负载抗癌肽At3的沸石咪唑酯骨架（ZIF-8）纳米颗粒，以增强其在乳腺癌治疗中的应用。

2、微流控技术实现了高效快速的混合，生成了具有可控特性的纳米颗粒，且其尺寸均匀性优于传统方法制备的产物。

3、将At3封装到ZIF-8中显著降低了其溶血效应，并实现了pH控制释放。

4、由于ZIF-8 NPs增强了细胞摄取，At3@ZIF-8在相同浓度下显示出比游离肽更高的抗癌作用。NPs能够抑制多细胞肿瘤球体（MCTSs）的生长并破坏MCF-7乳腺癌细胞的线粒体膜。

5、体内实验表明，At3@ZIF-8纳米颗粒可抑制裸鼠MCF-7肿瘤的生长，且未对血液生化指标或重要器官的组织病理特性产生明显影响。

6、因此，At3负载纳米颗粒为抗癌肽的递送提供了新的思路，拓宽了其在癌症治疗中的应用。

使用微流控技术合成ZIF-8纳米颗粒的优势包括：

1、更好的尺寸控制和均一性：微流控设备能够实现高效快速的混合，从而生成尺寸更小、分散性更好的ZIF-8纳米颗粒，与传统批量法相比，微流控法制备的ZIF-8纳米颗粒具有更低的多分散指数（PDI）。

2、更高的药物包封效率：与传统的批量法相比，微流控法制备的At3@ZIF-8纳米颗粒的药物包封效率显著提高（81% vs 59%）。

3、更高的生产率：微流控设备（旋涡混合器）能够以120 mL/min的高生产率制备ZIF-8纳米颗粒，远高于典型的微流控设备。

4、简单性和一步法：微流控合成ZIF-8纳米颗粒是一个简单的一步法过程，不需要特殊条件如高温、有机溶剂或多步骤操作，与传统方法相比更加简单。

综上所述，微流控法能够高效、快速、可控地合成尺寸均一的ZIF-8纳米颗粒，并具有较高的药物负载量，相比于传统批量法，微流控法是制备ZIF-8基药物递送系统的首选方法。

将抗癌肽At3封装到ZIF-8纳米颗粒中显著增强了抗癌效果，其作用机制主要体现在以下几个方面：

1、保护肽免受降解：封装在ZIF-8纳米颗粒中的At3能够避免被体内酶轻易降解，从而提高了稳定性并延长了循环时间。

2、提高细胞摄取：At3@ZIF-8纳米颗粒能够增强At3在癌细胞中的摄取，导致更高的细胞内浓度，从而提高抗癌活性。

3、降低溶血效应：封装在ZIF-8中的At3显示出较低的溶血作用，减少了对正常细胞的毒性，这使得其在治疗过程中更加安全。

4、pH响应性释放：ZIF-8纳米颗粒在酸性环境中（如肿瘤微环境）能够快速释放At3，这种pH敏感性使得药物在肿瘤部位集中释放，增强了治疗效果。

5、抑制肿瘤生长：At3@ZIF-8纳米颗粒在体外和体内实验中均显示出对MCF-7乳腺癌细胞和肿瘤的显著抑制作用，且在3D多细胞肿瘤球模型中表现出更强的抗肿瘤效果。

6、破坏线粒体膜：At3@ZIF-8纳米颗粒能够破坏癌细胞的线粒体膜，引起细胞死亡，这是其抗癌效果增强的直接原因之一。

图1.不同参数对ZIF-8合成的影响。

图2.（a）通过传统的批量法和微流控法封装At3@ZIF-8。（b）At3@ZIF-8 NPs的粒径分布。（c）ZIF-8 NPs和At3@ZIF-8 NPs的Zeta电位、（d）XRD图谱和（e）FTIR光谱。（f）At3@ZIF-8的SEM。（g）At3@ZIF-8 MOFs中常见元素的EDS映射。

图3.（a）在不同pH条件下At3@ZIF-8 NPs的At3累计释放量。（b）不同浓度At3和At3@ZIF-8 NPs的溶血率。（c）与一定浓度的ZIF-8 NPs孵育24小时后MCF-7的存活率和溶血率。（d）与一定浓度的At3和At3@ZIF-8孵育24小时后MCF-7的存活率。（n≥3；***P<0.001和**P<0.01）。