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研究透视：HOF多孔材料-超声波智能传输-脑组织精准治疗 | Nature

今日新材料  · 公众号  ·  · 2025-02-06 10:32

正文

利用非侵入性超声，精确控制深层组织内的机械化学激活，对于促进基础生物医学科学的理解和革新疾病治疗具有深远的意义。然而，具有明确超声激活的理论指导的机械响应材料系统，还有待探索。

今日，美国德克萨斯大学奥斯汀分校王辉亮教授团队和圣安东尼奥分校陈邦林教授团队在Nature上发文，提出了利用多孔氢键有机框架hydrogen-bonded organic frameworks (HOFs)材料，实现聚焦超声focused ultrasound (FUS) 可编程触发药物激活，通过超分子相互作用的按需断裂，控制脑深部的特定细胞事件。

还开发了一种理论模型，可视化机械化学断裂和超声力学，为合理设计机械响应材料，以实现可编程控制提供有价值的指导。

为了证明这种方法的实用性，将设计药物氯氮平N-氧化物（CNO）封装到最佳HOF纳米晶体中，用于聚焦超声FUS门控释放，以激活小鼠和大鼠腹侧被盖区（VTA）中的工程化G蛋白偶联受体，从而实现靶向神经回路调节，即使在深度为9mm时，潜伏期为秒级。

这项工作证明，超声精确控制分子相互作用的能力，并开发了超声可编程HOF材料，以非侵入性和时空控制细胞事件，从而促进建立精确的分子治疗可能性。

第一作者：Wenliang Wang, Yanshu Shi, Wenrui Chai, Kai Wing Kevin Tang
通讯作者：Banglin Chen & Huiliang Wang
通讯单位：The University of Texas at Austin，The University of Texas at San Antonio
H-bonded organic frameworks as ultrasound-programmable delivery platform.
超声可编程传输平台的氢键有机框架。

图1:超声机械响应HOFs制备。

图2:在水溶液中，HOFs超声机械控制解离。

图3:HOF-TATB纳米晶体的超声控制货物释放及其神经活性的体外调节。

图4: 小鼠体内的声化学遗传深部脑刺激。

图5: 大鼠体内声化学脑深部刺激。

文献链接

Wang, W., Shi, Y., Chai, W. et al. H-bonded organic frameworks as ultrasound-programmable delivery platform. Nature (2025).







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