Forskere udvikler opblæste MOF'er til forbedret lægemiddellevering

Den svampelignende struktur af metal-organiske rammer (MOF'er) gør det muligt for disse polymerer at bære og levere en række terapeutiske forbindelser. Nu rapporterer forskere i ACS Applied Bio Materials har behandlet en chromholdig MOF med en dosis eddikesyre, mere koncentreret end i eddike, for at udvide dens porestørrelse og overfladeareal. Den opblæste MOF indeholdt mere ibuprofen eller kemoterapilægemiddel end den originale version og viste forbedret ydeevne som et potentielt lægemiddelleveringsmiddel.

At tage medicin gennem munden er en bekvem måde at administrere lægemidler på. Men denne metode involverer nogle gange indtagelse af flere piller om dagen, eller kræver store piller, som kan være svære at sluge. Så forskere undersøger, hvordan man bruger MOF'er til lægemiddellevering for at minimere doseringsfrekvensen og maksimere behandlingseffektiviteten. Ved at tilpasse polymerernes porestørrelser og strukturer har videnskabsmænd skabt nanoskala-vehikler, der kan tilbyde mere kontrolleret og målrettet lægemiddelfrigivelse.

Men for at bære og levere endnu flere lægemiddelmolekyler skal porerne udvides længere, end de nuværende versioner kan. Et forskerhold ledet af Fateme Rezaei ved University of Miami ønskede at optimere en eksisterende MOF og forbedre polymerens levering af to almindelige terapeutika af forskellige molekylstørrelser:det antiinflammatoriske lægemiddel ibuprofen og en mindre forbindelse 5-fluorouracil, et kemoterapilægemiddel, der anvendes til behandling af kræft.

De startede med en etableret metode til at syntetisere en biokompatibel chromholdig MOF og tilføjede et trin med en eddikesyreskylning. Syren fik polymerens porer til at udvide sig fra omkring 2,5 nanometer (nm) til 5 nm bred. I laboratorieforsøg for at karakterisere MOF's lægemiddel-loading-evne, observerede forskerne, at den opblæste version tog flere ibuprofen- og 5-fluorouracil-molekyler ind end den kromholdige ramme med standardstørrelse porer.

Derefter, i lægemiddelleveringseksperimenter, fyldte de de pore-ekspanderede og standard MOF'er med enten ibuprofen eller 5-fluorouracil og målte, hvor hurtigt lægemidlerne gik over i en saltvandsopløsning. Rezaei og kolleger fandt ud af, at de nye rammer frigav begge lægemidler væsentligt hurtigere end de oprindelige. Forskerne tilskrev den højere lægemiddelpåfyldning og -frigivelseshastigheder til de større porer og overfladeareal af den udvidede ramme, som giver større "døre" for lægemiddelmolekylerne at komme ind og ud gennem.

Simple ændringer som disse kunne maksimere effektiviteten af ​​MOF'er i fremtidige lægemiddelleveringsapplikationer, siger forskerne. Som et næste trin planlægger de at bestemme, hvor langsom og progressiv lægemiddelfrigivelse inden for specificerede tidsrammer kan opnås ved at ændre MOF-porestrukturen.

Flere oplysninger: 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

Leveret af American Chemical Society