MOFをベースとした高分子ナノコンポジットフィルムは、眼治療における薬物送達デバイスのための潜在的な材料としての可能性があります

MOF-Based Polymeric Nanocomposite Films as Potential Materials for Drug Delivery Devices in Ocular Therapeutics.

• J Gandara-Loe
• B E Souza
• A Missyul
• G Giraldo
• J-C Tan
• J Silvestre-Albero

抄録

Zr基のUiO-67を金属-有機フレームワーク（MOF）として、ポリウレタン（PU）をポリマーマトリックスとして用いて、新規なMOFベースの高分子ナノコンポジットフィルムを作製することに成功した。放射光X線粉末回折(SXRPD)分析の結果、UiO-67が埋め込まれたナノ結晶の安定性が向上していることを確認した。埋め込みMOFの内部多孔質構造へのアクセス性は、極低温ではNに対して完全に抑制されていた。しかし、25℃でのエチレン吸着測定では、MOF結晶の少なくとも45%が非極性分子の気相吸着に完全にアクセス可能であることが確認された。この部分的な閉塞は、純粋なMOFと比較して、眼薬（例えば、酒石酸ブリモニジンなど）のための埋め込みMOFの吸着性能を制限するが、UiO-67ナノ結晶を組み込んだ後、PUマトリックスの吸着容量のほぼ60倍の改善が観察された。UiO-67@PUナノコンポジットは、ブリモニジンの放出が延長された（最大14日間）。最後に、SXRPD、熱重量分析（TGA）、およびフーリエ変換赤外分光（FTIR）を組み合わせた分析により、ナノコンポジット膜中の薬物の存在、MOF骨格と薬物の担持時の安定性、および吸着後の非晶質相中のブリモニジンの存在を確認しました。これらの結果は、コンタクトレンズの構成要素として、涙栓（例えば、パンクタルプラグ）の組成物として、またはサブテノン挿入物のいずれかで、眼治療における薬物送達のためのこれらのポリマーナノコンポジットフィルムのアプリケーションへの門戸を開くものである。

Novel MOF-based polymer nanocomposite films were successfully prepared using Zr-based UiO-67 as a metal-organic framework (MOF) and polyurethane (PU) as a polymeric matrix. Synchrotron X-ray powder diffraction (SXRPD) analysis confirms the improved stability of the UiO-67 embedded nanocrystals, and scanning electron microscopy images confirm their homogeneous distribution (average crystal size ∼100-200 nm) within the 50 μm thick film. Accessibility to the inner porous structure of the embedded MOFs was completely suppressed for N at cryogenic temperatures. However, ethylene adsorption measurements at 25 °C confirm that at least 45% of the MOF crystals are fully accessible for gas-phase adsorption of nonpolar molecules. Although this partial blockage limits the adsorption performance of the embedded MOFs for ocular drugs (e.g., brimonidine tartrate) compared to the pure MOF, an almost 60-fold improvement in the adsorption capacity was observed for the PU matrix after incorporation of the UiO-67 nanocrystals. The UiO-67@PU nanocomposite exhibits a prolonged release of brimonidine (up to 14 days were quantified). Finally, the combined use of SXRPD, thermogravimetric analysis (TGA), and Fourier transform infrared (FTIR) analyses confirmed the presence of the drug in the nanocomposite film, the stability of the MOF framework and the drug upon loading, and the presence of brimonidine in an amorphous phase once adsorbed. These results open the gate toward the application of these polymeric nanocomposite films for drug delivery in ocular therapeutics, either as a component of a contact lens, in the composition of lacrimal stoppers (e.g., punctal plugs), or in subtenon inserts.