مروری بر چارچوب‌های کووالانسی آلی و کاربرد آن‌ها در دارورسانی

نوع مقاله : تالیفی

نویسندگان

1 ایران، تهران، دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده فناوری‌های نوین

2 دانشیار دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

امروزه سرطان، دومین عامل مرگ­ و­ میر در سرتاسر جهان است. چارچوب­ های کووالانسی آلی (COF) گونه ­ای از مواد نوظهور هستند که در دسته نانومواد دوبعدی یا سه ­بعدی متخلخل، توجه ویژه ­ای را به ­خود جلب کرده ­اند. این مواد از عناصر سبک مانند کربن، بور و نیتروژن تشکیل می­ شوند که با پیوندهای کووالانسی قوی به یکدیگر متصل شده ­اند. این چارچوب­ ها به ­دلیل چگالی کم، سطح ویژه و تخلخل ذاتی زیاد، بلورینگی مناسب و پایداری گرمایی زیادی که دارند به گزینه مناسبی برای کاربردهایی چون حسگرها، کاتالیزگرها، برجذب، جداسازی و دارورسانی تبدیل شده ­اند. این دسته از مواد با توجه به تخلخل و ظرفیت بارگذاری زیاد آن ­ها، قابلیت کپسول­ کردن انواع مختلفی از عامل­ های درمانی را درون خود دارند. قابلیت عامل­ دارشدن COFها با گروه­ های عاملی، دستیابی به دارورسانی هدفمند و افزایش زیست­سازگاری را امکان­ پذیر ساخته است. همچنین، ماهیت عاری از فلز این نانوساختارهای پلیمری سبب شده است تا چشم­ انداز مناسبی در کاربردهای دارورسانی داشته باشند. COFها در مطالعات برون­ تنی سمیت سلولی کمی نشان داده ­اند. در این مقاله، ابتدا انواع چارچوب ­های کووالانسی آلی و سپس تعدادی از مطالعات انجام ­شده درباره این دسته از مواد برای کاربردهای دارورسانی مرور شده است. در بخش آخر نیز به چالش­ های پیش رو در این حوزه پرداخته شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

A Review on Covalent Organic Frameworks and their Application in Drug Delivery

نویسندگان [English]

  • Samin Hosseinpour 1
  • seyyed Mortaza naghib 2
1 Iran, Tehran, Iran University of Science and Technology, Department of new Technologies
2 Assistant Professor of Nanobiomaterials Engineering, School of New Technologies, Iran University of Science and Technology (IUST), Tehran, Iran
چکیده [English]

Today, cancer is the second leading cause of death worldwide. Covalent Organic Frameworks (COFs) are new emerging 2 or 3D porous nanomaterials that have attracted tremendous attention. These materials are composed of light elements including carbon, boron, hydrogen, which are connected with strong covalent bonds. Due to their low density, high surface area, and intrinsic porosity, suitable crystallinity, and high thermal stability, these materials have become a suitable candidate for many applications such as sensors, drug delivery, separation, catalysts, and adsorption. Due to their porosity and high loading capacity, COFs has the ability to encapsulate various types of therapeutic agents. These materials can modify with different functional groups to achieve targeted drug delivery and increase biocompatibility. Also, their metal-free nature has caused COFs to have a good perspective in drug delivery applications and have shown low cytotoxicity in in-vitro studies. In this review, different types of COFs and a number of studies conducted on these nanomaterials for drug delivery applications have been reviewed. In the last part, the upcoming challenges in this area have been discussed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • covalent organic framework: 2D material
  • cancer therapy
  • polymer
  • drug delivery

مراجع

  1. Liu S., Yang J., Guo R., Deng L., Dong A., and Zhang J., Facile Fabrication of Redox-Responsive Covalent Organic Framework Nanocarriers for Efficiently Loading and Delivering Doxorubicin, Macromol. Rapid. Commun., 14, 1900570, 2020.
  2. Das S.K., Mishra S., Manna K., Kayal U., Mahapatra S., Saha K.D. et al., A New Triazine Based π-Conjugated Mesoporous 2D Covalent Organic Framework: Its in Vitro Anticancer Activities, Chem. Commun., 54, 11475-11478, 2018.
  3. Xu Z., Hu L., Ming J., Cui X., Zhang M., Dou J. et al, Selfgated Porous Organic Polymer as Drug Delivery System for pH Stimuli-Responsive Controlled Quercetin Release, Micropor. Mesopor. Mat., 303, 110259, 2020.
  4. Song S., Wang D., Zhao K., Wu Y., Zhang P., Liu J. et al., Donor-Acceptor Structured Photothermal COFs for Enhanced Starvation Therapy, Chem. Eng. J., 442, 135963, 2022.
  5. Scicluna M.C. and Vella-Zarb L., Evolution of Nanocarrier Drug-Delivery Systems and Recent Advancements in Covalent Organic Framework–Drug Systems, ACS. Appl. Nano Mater., 3, 3097-3115, 2020.
  6. Guan Q., Wang G., Zhou L., Li W., and Dong Y., Nanoscale Covalent Organic Frameworks as Theranostic Platforms for Oncotherapy: Synthesis, Functionalization, and Applications, Nanoscale Adv., 2, 3656-3733, 2020.
  7. Murali A., Lokhande G., Deo K.A., Brokesh A., and Gaharwar A.K., Emerging 2D Nanomaterials for Biomedical Applications, Mater. Today, 50, 276-302, 2021.
  8. Waller P.J., Gándara F., and Yaghi O.M., Chemistry of Covalent Organic Frameworks, Accounts Chem Res., 48, 3053-3063, 2015.
  9. Zhao F., Liu H., Mathe S.D.R., Dong A., and Zhang J., Covalent Organic Frameworks: From Materials Design to Biomedical Application, Nanomaterials, 8, 15, 2018.
  10. Bhunia S., Deo A.K., and Gaharwar A.K., 2D Covalent Organic Frameworks for Biomedical Applications, Adv. Func. Mat., 30, 2002046, 2020.
  11. Bagheri A.R. and Aramesh N., Towards the Room Temperature Synthesis of Covalent Organic Frameworks: A Mini-Review, J. Mater. Sci., 56, 1116-1132, 2021.
  12. Geng K., He T., Liu R., Dalapati S., Tan K.T., Li Z. et al., Covalent Organic Frameworks: Design, Synthesis, and Functions, Chem Rev., 120, 8814-8933, 2020.
  13. Esrafili A., Wanger A., Inamdar S., and Acharya A.P., Covalent Organic Frameworks for Biomedical Applications, Adv. Healthc. Mater., 10, 2002090, 2021.
  14. Zhao W., Yu C., Zhao J., Chen F., Guan X., Li H. et al., 3D Hydrazone‐Functionalized Covalent Organic Frameworks as pH‐Triggered Rotary Switches, Nanomicro Small, 17, 2102630, 2021.
  15. Guan Q., Zhou L., Li W., Li Y., and Dong Y., Covalent Organic Frameworks (COFs) for Cancer Therapeutics, Eur. J. Chem., 26, 5583-5591, 2020.
  16. Zhou S., Meng T., Hu D., Zhu Y., Huang C., Song M. et al., Characteristic Synthesis of a Covalent Organic Framework and its Application in Multifunctional Tumor Therapy, ACS Appl. Bio Mater., 5, 59-81, 2021.
  17. Mitra S., Sasmal H.S., Kundu T., Kandambeth S., Illath K., Diaz D.D. et al., Targeted Drug Delivery in Covalent Organic Nanosheets (CONs) via Sequential Postsynthetic Modification, J. Am. Chem. Soc., 139, 4513-4520, 2017.
  18. Fang Q., Wang J., Gu S., Kaspar R.B., Zhuang Z., Zheng J. et al., 3D Porous Crystalline Polyimide Covalent Organic Frameworks for Drug Delivery, J. Am. Chem. Soc., 137, 8352-8355, 2015.
  19. Bai L., Phua S.Z.F., Lim W.Q., Jana A., Luo Z., Tham H.P. et al., Nanoscale Covalent Organic Frameworks as Smart Carriers for Drug Delivery, Chem. Commun., 52, 4128-4131, 2016.
  20. Zhang G., Li X., Liao Q., Liu Y., Xi K., Huang W. et al., Water-Dispersible PEG-Curcumin/Amine-Functionalized Covalent Organic Framework Nanocomposites as Smart Carriers for in Vivo Drug Delivery, Nat. Commun., 9, 1-11, 2018.
  21. Akyuz L., An Imine Based COF as a Smart Carrier for Targeted Drug Delivery: From Synthesis to Computational Studies, Microporous Mesoporous Mater., 294, 109850, 2020.
  22. Yazdani H., Shahbazi M.A., and Varma R.S., 2D and 3D Covalent Organic Frameworks: Cutting-Edge Applications in Biomedical Sciences, ACS Appl. Bio Mater., 5, 40-58, 2021.
  23. Liu S., Hu C., Liu Y., Zhao X., Pang M., and Lin J., One‐Pot Synthesis of DOX@ Covalent Organic Framework with Enhanced Chemotherapeutic Efficacy, Eur. J. Chem., 25, 4315-4319, 2019.
  24. Gao P., Wei R., Liu X., Chen Y., Wu T., Shi M. et al., Covalent Organic Framework-Engineered Polydopamine Nanoplatform for Multimodal Imaging-Guided Tumor Photothermal-Chemotherapy, Chem. Commun., 57, 5646-5649, 2021.
  25. Ding L.G., Wang S., Yao B.J., Li F., Li Y.A., Zhao G.Y. et al., Synergistic Antibacterial and Anti‐Inflammatory Effects of a Drug‐Loaded Self‐Standing Porphyrin‐COF Membrane for Efficient Skin Wound Healing, Adv. Healthc. Mater., 10, 2001821, 2021.
  1. Song S., Wang D., Zhao K., Wu Y., Zhang P., Liu J. et al., Donor-Acceptor Structured Photothermal COFs for Enhanced Starvation Therapy, J. Chem. Eng., 442, 135963, 2022.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار