金属有机框架（MOFs）材料由于其组分、结构、孔径均可调控等特点，在生物医药领域有着越来越多的应用。例如ZIF-8中可以通过包埋的方式负载像葡萄糖氧化酶（GOx）这样的生物大分子，从而提高葡萄糖氧化酶（GOx）其稳定性。进一步的研究表明当酶被负载到具有分级多孔结构的MOFs中时，反应效果可以得到有效提升。微针(MNs)作为一种新兴技术，在透皮给药领域展现出了很强的应用前景，然而基于MOF-微针体系的研究还不多见。
近日，兰州大学唐瑜教授课题组首次设计并制备了一种基于分级多孔结构MOF的葡萄糖响应型微针。具体为在一锅法调控MOF组分（GOx@Fe-ZIF）的基础上，使用刻蚀剂单宁酸（tannic acid, TA）来引入分级多孔结构，制备出葡萄糖响应型抑菌MOF材料（GOx@Fe-ZIF-TA），之后基于MOF-微针体系的设计理念，制备出可用于治疗糖尿病患者身上受感染创面的微针（图1）。
图1：GOx@Fe-ZIF-TA的合成路线以及抑菌微针的原理示意图
实验结果表明，通过一锅法可以成功地在ZIF-8中同时引入Fe2+和GOx，并且在使用TA刻蚀的方法引入介孔时，材料的形貌可以得到保持。
图2：MOF刻蚀前（GOx@Fe-ZIF）以及刻蚀后（GOx@Fe-ZIF-TA）的SEM、TEM、元素分布、CLSM、XRD、FT-IR和N2吸脱附等表征
之后的研究结果表明该材料具备消耗葡萄糖产生自由基的能力，并且可以在一定浓度的葡萄糖环境中，产生很好的抑菌效果。
图3：GOx@Fe-ZIF-TA具备葡萄糖响应型产生自由基的能力以及抑菌性能
于MOF-微针的设计理念，该工作将抑菌MOF材料与生物相容性较好的高分子材料PVP相结合并制备成微针（图4）。制备所得的微针可以形成规整的阵列，并且有着足以刺入皮肤的力学性能，有望应用于糖尿病患者身上受感染创面的治疗（图5）。
图5：微针的光学显微镜，SEM，CLSM及力学性能表征
该工作在调控MOF组分的基础上引入分级多孔结构，从而提升了整体的反应活性，使得材料具备很好的葡萄糖响应型抑菌性能。同时，基于分级多孔结构的MOF-微针的策略对刺激响应型透皮给药系统的设计具有较重要的意义。
Hierarchically porous MOF-based microneedles for glucose-responsive infected diabetic wound treatment
Xiao-Xi Yang, Yan-Li Chen, Peng-Fei Feng, Cong-Cong Wang, Xiang-Kai Li, Liang-Liang Liu and Yu Tang
Mater. Chem. Front., 2022, Advance Article
https://doi.org/10.1039/D1QM01512E
