基于液滴微流控构建肿瘤球状体模型，助力ZIF-8载药体系抗癌疗效评估-北京永康乐业科技发展有限公司

导读：

3D细胞培养模型（尤其是球状体）已成为临床前药物评估中极具潜力的动物模型替代方案。相较于传统的2D培养，这类模型能更精准地模拟肿瘤微环境的实际状况。近期，有研究人员采用液滴微流控技术构建前列腺癌细胞（PC3）球状体，以此评估伊马替尼、奥曲肽、多柔比星三种药物负载的ZIF-8金属有机框架（Drug@ZIF-8 MOFs）的疗效，证实这类载药体系因pH响应性与持续释药特性，对癌细胞的抑制效果优于游离药物，且微流控制备的3D模型比2D模型更贴合真实肿瘤微环境，能更精准反映药物作用。相关研究以“Advancing preclinical drug evaluation: Assessing drug-loaded metal-organic frameworks in droplet-based microfluidics for prostate cancer treatment”为题目，发表于期刊《Materials Today Advances》。

本文要点：

1、本研究利用液滴微流控技术构建前列腺癌细胞（PC3）球状体，以此评估载药金属有机框架（Drug@ZIF-8 MOFs）的作用效果。

2、研究结果表明，负载伊马替尼、奥曲肽或多柔比星的ZIF-8相比游离药物能更有效抑制癌细胞生长，这源于药物持续释放及ZIF-8对酸性肿瘤微环境的敏感性。

3、三维培养模型较二维模型更真实模拟肿瘤微环境复杂性，更适合用于药物尤其是Drug@ZIF-8 MOFs体系的效力评估。该研究突显了三维模型在推进抗癌策略临床前研究中的重要性。

本研究采用了三种理化性质迥异的药物（Dox, Ima, Oct），这种选择背后体现了怎样的技术研究策略？其对纳米载体的开发有哪些启示？

这种选择体现了一种超越简单验证、旨在“压力测试”和“探索边界”的系统性研究策略，对纳米载体的“普适性”与“个性化”设计提供了关键见解。具体而言：

1、分子多样性（Molecular Diversity）： 三种药物代表了不同的类别：Dox是小分子化疗药；Ima是靶向小分子药物；Oct是一种肽类激素类似物（较大、亲水性更强）。这种选择并非随机，而是为了测试ZIF-8载体对不同大小、不同极性、不同作用机制药物的通用负载和释放能力。

2、“压力测试”与机理探索： 作者有意选择了一个“困难模式”。Oct的负载率和释放行为（快速突释）与Dox和Ima显著不同。这个“异常”数据点恰恰成为了最富信息量的发现。它迫使研究必须深入机理，最终用分子模拟和空间位阻效应来解释其差异性，从而更深刻地揭示了ZIF-8载药不仅受静电相互作用影响，还严重受限于药物分子的尺寸与载体的孔径匹配关系。

对技术开发的启示：

不存在“万能”载体：研究结果表明，即便像ZIF-8这样优秀的载体，其性能也因药而异。这批判了那种试图寻找一种“万能”纳米载体的思路。未来的载体设计必须考虑药物-载体的适配性。

从“普适性平台”到“个性化设计”：在开发一种新的载体平台（如ZIF-8）时，应用一系列具有不同理化性质的模型药物对其进行系统评估，从而绘制出该载体的“能力边界图”。这将指引我们走向更理性的设计：根据特定药物的性质，对载体进行个性化的后修饰或复合设计（例如，为负载大分子肽类药物而预先扩大ZIF-8的孔径或调整其表面性质）。