Angew: 用于有效放射治疗的钍基MOF增敏剂设计

元催化

2022-10-01

在放疗（RT）过程中，根除肿瘤需要高剂量辐射，这常常会对健康组织产生副作用。而放疗增敏剂的出现，可在增强辐射对肿瘤细胞的细胞毒性作用的同时减少对正常组织的副作用。而对于重金属放疗增敏剂来说，X射线衰减系数与材料的密度和原子序数的四次方成正比。基于此，芝加哥大学林文斌课题组报道了具有重金属二级构建单元（SBUs）和光敏配体的纳米尺度MOF（nMOFs），其作为放疗增敏剂具有独特的放疗-放射动力学治疗（RDT）作用。

近期，芝加哥大学林文斌教授等人进一步提出了利用蒙特卡洛模拟设计nMOF放疗增敏剂的方法。通过蒙特卡洛模拟，作者基于Th₆O₄(OH)₄SBUs和光敏配体DBP制备了Th（钍）-DBP nMOF。在X/γ射线辐照下，富电子的Th₆SBUs可与光子高效相互作用产生羟基自由基，同时DBP配体则可被活化产生单线态氧，从而产生更多活性氧物种提高肿瘤细胞毒性。

本文要点：

（1）研究者首先采用EGSnrc toolkit实现蒙特卡洛模拟，比较了Th基材料和Hf基材料的物理剂量强化性能。模拟所用的nMOF晶格模型由纳米尺度SBU的三维六方阵列组成。同时，研究仔细选择了晶格参数以保证Hf 和 Th晶格具有相同的晶格结构、内SBU间距以及SBU原子数。

（2）实验通过蒙特卡洛模拟表明，由于Th晶格具有较高的质量衰减系数，因此在辐射剂量增强方面优于Hf晶格。基于这一发现，研究设计了具有DBP光敏配体的Th基nMOF。作者利用溶剂热反应制备了Th-DBP nMOF，其具有纳米八面体形貌，直径在80纳米左右。实验显示，在X射线或γ射线照射下，Th-DBP增强能量沉积，产生更多活性氧物种，从而可诱导比Hf-DBP-nMOF更高的癌细胞毒性。

参考文献：

Ziwan Xu,Taokun Luo,Jianming Mao,. et al. Monte Carlo Simulation-Guided Design of a Thorium-Based Metal-Organic Framework for Efficient Radiotherapy-Radiodynamic Therapy. (2022).

DOI：10.1002/anie.202208685

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202208685