Den svampliknande strukturen hos metall-organiska ramverk (MOF) tillåter dessa polymerer att eventuellt bära och leverera en rad terapeutiska föreningar. Nu rapporterar forskare i ACS Applied Bio Materials har behandlat en kromhaltig MOF med en dos ättiksyra, mer koncentrerad än i vinäger, för att utöka dess porstorlek och yta. Den uppblåsta MOF:en innehöll mer ibuprofen eller kemoterapiläkemedel än den ursprungliga versionen och visade förbättrad prestanda som en potentiell läkemedelsleverans.
Att ta mediciner genom munnen är ett bekvämt sätt att administrera läkemedel. Men denna metod innebär ibland att man intar flera piller per dag, eller kräver stora piller som kan vara svåra att svälja. Så forskare undersöker hur man använder MOF för läkemedelstillförsel för att minimera doseringsfrekvensen och maximera behandlingseffektiviteten. Genom att anpassa polymerernas porstorlekar och strukturer har forskare skapat nanoskaliga vehiklar som kan erbjuda mer kontrollerad och riktad läkemedelsfrisättning.
Men för att bära och leverera ännu fler läkemedelsmolekyler skulle porerna behöva expandera längre än vad nuvarande versioner kan. En forskargrupp ledd av Fateme Rezaei vid University of Miami ville optimera en befintlig MOF och förbättra polymerens leverans av två vanliga läkemedel av olika molekylstorlek:det antiinflammatoriska läkemedlet ibuprofen och en mindre förening 5-fluorouracil, ett kemoterapiläkemedel som används för att behandla cancer.
De började med en etablerad metod för att syntetisera en biokompatibel krominnehållande MOF och lade till ett steg med en ättiksyrasköljning. Syran fick polymerens porer att expandera från cirka 2,5 nanometer (nm) till 5 nm breda. I laboratorieexperiment för att karakterisera MOF:s läkemedelsladdningsförmåga, observerade forskarna att den uppblåsta versionen tog in mer ibuprofen och 5-fluorouracilmolekyler än det krominnehållande ramverket med standardstora porer.
Sedan, i experiment med läkemedelsleverans, laddade de de porexpanderade och standard MOF:erna med antingen ibuprofen eller 5-fluorouracil och mätte hur snabbt läkemedlen passerade in i en saltlösning. Rezaei och kollegor fann att de nya ramarna släppte båda drogerna betydligt snabbare än de ursprungliga. Forskarna tillskrev den högre läkemedlets laddnings- och frisättningshastigheter till de större porerna och ytarean av det expanderade ramverket, vilket ger större "dörrar" för läkemedelsmolekylerna att komma in och ut genom.
Enkla förändringar som dessa kan maximera effektiviteten av MOF i framtida läkemedelsleveransapplikationer, säger forskarna. Som ett nästa steg planerar de att bestämma hur långsam och progressiv läkemedelsfrisättning inom specificerade tidsramar kan uppnås genom att modifiera MOF-porstrukturen.
Mer information: Neila Pederneira et al, Performance of MIL-101(Cr) and MIL-101(Cr)-Pore Expanded as Drug Carriers for Ibuprofen and 5-Fluorouracil Delivery, ACS Applied Bio Materials (2024). DOI:10.1021/acsabm.3c01007
Tillhandahålls av American Chemical Society
