暨南大学王吉壮/李丹教授团队通过MOF材料构建了磁性微纳机器人集群用于pH响应性靶向药物递送

微/纳机器人（MNRs）是基于活性微/纳米粒子的新型自驱动微/纳米器件，已成为医疗、能源和环境等领域的新兴技术。可以根据材料的特性，采用不同的驱动方式对材料的运动进行设计，例如，磁场、光、超声波等。特别是磁场驱动的微/纳米机器以其精确的可控性、极小的干扰性、复杂的可编程性和与生物系统的兼容性等特点，在生物医学领域得到了广泛的应用。此外，通过合理设计磁操控系统可以实现磁驱动微/纳机器人的集群运动，来模拟生物系统中观察到的智能群体行为，如鸟类的群集、鱼类的成群结队等。与单个磁驱动微/纳机器人相比，集群具有显著的优势，例如增强的货物装载能力、复杂的运动行为转变和灵活的环境适应性。

金属有机框架材料（MOF）由于其独特的特性，例如高比表面积、灵活的设计性和可调节的孔隙率，作为多功能纳米反应器（MFNRs）的替代材料受到了越来越多的关注，特别是在生物医学药物输送和癌症治疗领域。而且，多项研究已经证实了MOFs材料在生物应用中的巨大优势，如pH响应型ZIF-8由于酸性的肿瘤微环境和配位键对外部pH的敏感性已经被广泛用于肿瘤治疗的研究，并被证实具有良好的协同治疗抗癌功效。此外，其生物相容性也得到了验证。最近，通过将ZIF-8纳米颗粒装载在微型机器人载体（如3D打印磁性螺旋状微米机器人）已经被用于进行主动靶向药物递送。尽管在MOF基MNRs的制造方面已取得了一些进展，但实际应用需要对其进行改进以实现简易的大量合成。同时，直接操纵基于MOF材料的微机器人集群也有利于增加其生物相容性，避免采用不必要的微机器人载体。

暨南大学王吉壮/李丹教授团队提出了利用响应性MOF材料构建磁性机器人集群（MMRSs）用于靶向药物递送。鉴于磁响应性Fe@ZIF-8纳米粒子具有易于合成、pH响应性和生物相容性的优点，该团队构建了MMRSs，以实现pH响应性的靶向药物递送（图1）。

图1. 基于MOF材料的磁性微机器人群（MMRSs）在特定磁场下的形成、操控以及pH响应性释药的示意图。

其中负载DOX的MMRSs可以采用一步矿化的方法合成，并且其在特定磁场下可以实现多种集群模式的转换：漩涡状集群、链状集群和椭圆状集群，以适应复杂的环境变化和增强任务处理的能力。然后，在可编程交变磁场的作用下，MMRSs被操纵到靶向区域。由于MMRSs的pH响应特性，负载DOX的MMRSs在具有酸性微环境的肿瘤部位（pH=5.5-6.5）被降解来释放DOX，对体内T24肿瘤起到显著的抑制作用。这表明将微机器集群与响应性MOF材料结合起来用于靶向药物递送在生物医疗方面是有巨大潜力的，为将来的临床应用奠定了基础。

该成果以“MOF-based magnetic microrobot swarms for pH-responsive targeted drug delivery”为题，最新在线发表于Science China Chemistry上（https://doi.org/10.1007/s11426-023-1875-7）。该论文共同第一作者为暨南大学研究生曹沁怡、暨大附属第五医院博后张一凡，通讯作者为王吉壮副教授和李丹教授，暨南大学为唯一通讯单位。

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【通讯作者简介】

王吉壮，暨南大学化学与材料学院副教授。2018年于香港大学化学系获得博士学位，2018-2020年在香港大学从事博士后研究；于2020年加入暨南大学化学与材料学院，并加入李丹教授领导的超分子配位化学研究所，从事微纳机器人与复合功能材料的研究。

李丹，暨南大学化学与材料学院教授、博士生导师。从事超分子配位化学的研究工作，为合成技术、材料创新和晶体工程积累了实践经验及理论基础。现任J. Mater. Chem. A和Mater. Adv.副主编以及Sci. China Chem.编委。国家杰出青年基金获得者（2008年），英国皇家化学会会士（FRSC，2014年），中国化学会会士（FCCS，2024年）。

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