配位聚合物在生物医学中的研究进展(3)

磁共振成像与光学成像联合可提高其成像的准确性[54-56]，Zhou等[57]利用Ir(Ⅲ)、Gd(Ⅲ)及吡啶类有机配体得到的配位聚合物具有优异的多模式成像效果。但是由于自体荧光、强光散射等原因限制了其临床应用。计算机断层扫描(CT)的空间和时间分辨率很高，但只能用于二维成像，将其与三维成像的磁共振成像结合，可用于肝血管分流术、动静脉畸形和膀胱造影，Alric等[58]报道了一种Gd(Ⅲ)配位聚合物包裹的金纳米粒，具备计算机断层扫描和磁共振成像的双模成像功能，有很好的应用前景。

综上所述，配位聚合物具有磁共振成像、荧光成像、近红外成像等多种生物成像功能，优异的成像效果和生物相容性使其具有很好的应用前景。

3 配位聚合物用于诊疗一体化

传统的肿瘤诊断与治疗过程是相互分离的，导致诊治效率低下，诊疗一体化这种全新的医疗诊治模式近年来越来越得到医生和科学家的关注。诊疗一体化是将诊断和治疗两个原本独立的过程整合在一起，在得出疾病诊断结果的同时进行治疗[59-61]。某些恶性肿瘤组织具有异质性和耐药性，诊疗一体化材料利用多种成像的优势，互相补充信息，能够区分肿瘤内部不同特点的区域，根据诊断结果，制定个性化的治疗方案，对不同特点的肿瘤组织进行相应的治疗。因此，利用配位原理构建诊疗一体化配位聚合物，将诊断用造影剂和治疗用药物有机结合于一体，可为肿瘤的个性化诊治及精准治疗提供新的思路和方法[62-63]。

Horcajada等[64]报道了一种由Fe(Ⅲ)与富含羧基的小分子构成的金属-有机框架，这种材料具有生物相容性、生物可降解等优点，在药物递送方面是非常有潜力的纳米载体。该纳米金属-有机框架不仅能够包载亲水性的叠氮胸苷、西多福韦，还能够包载疏水性的阿霉素、布洛芬等药物以及两亲性的白消安、咖啡因等，表现出优异的载药特性。除此之外，该金属-有机框架还具有基于Fe(Ⅲ)的磁共振成像性能，是非常优异的造影剂。因此，该金属-有机框架可用作磁共振成像与化疗联合治疗。

另外，将多模式成像与治疗相结合能够得到更精确的诊断信息，并指导精准治疗。Lu等[65]报道了一种由聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、具有磁性的Gd(Ⅲ)离子以及含羧基的磷光铱(Ir)构成的水溶性配位聚合物(Ir-Gd)，如图4所示。Ir-Gd配位聚合物在生理条件中显示出良好的稳定性，并且具有很低的细胞毒性。Ir-Gd配位聚合物在可见光区存在吸收，在560 nm波长激发下显示红色的磷光，因此可以用作活细胞的光学探针。Ir-Gd配位聚合物具有较高的纵向弛豫效率，可用于T1加权磁共振成像。此外，由于铱的重原子效应，用激光照射时产生单线态氧，促使Ir-Gd配位聚合在光动力治疗中的应用。因此，Ir-Gd配位聚合物可用作多模式成像介导的光动力治疗。

总而言之，利用配位聚合物构建诊疗一体化体系，将诊断与治疗有机的结合为一体，能够得到更精准的诊断结果并且同时进行治疗。

4 总结和展望

近年来,配位聚合物化学、纳米科技和材料学的发展日新月异，为制备具有特定结构以及预期功能的配位聚合物材料提供了科学的理论依据，同时也为药物的包载与递送、生物成像、诊疗一体化等相关领域提供了新的思路和理念。虽然配位聚合物在生物医学上的研究还处在早期阶段，但是由于配位聚合物结构和功能的多样性，已表现出巨大的应用潜力。

图4 Ir-Gd配位聚合的合成及应用示意图[65]Fig.4 Synthesis and theranostic applications of Ir-Gd[65]

然而配位聚合物在生物医学上的应用仍有一些问题有待解决。首先，活性成分的体外释放机制、体内药代动力学等不是十分清楚，因此，加强对体外释放机制、体内药代动力学的研究，以便更好地控制活性成分的释放及体内过程；其次，制备稳定的单分散配位聚合物溶液仍存在许多困难，在目前的研究中，一般通过调节金属离子、配体的性质或者表面改性的方法改善这一问题，但是仍需要进一步提高。相信随着配位聚合物理论与应用研究的进一步深入，以上问题均能够被解决，从而使其在生物医学领域发挥出更好的效果。

文章来源：《金属功能材料》 网址: http://www.jsgncl.cn/qikandaodu/2021/0303/401.html