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  金屬有機(jī)框架（MOFs）材料是一類由金屬離子/離子簇作為節(jié)點(diǎn)，有機(jī)分子作為配體通過(guò)配位鍵形成的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料，具有結(jié)構(gòu)有序、組分可調(diào)、合成容易、比表面積高、孔隙度可調(diào)、生物相容性好等特性。同時(shí)，表面功能化策略的快速發(fā)展為多功能MOFs的設(shè)計(jì)和制備提供了巨大支撐，使得MOFs在近年來(lái)成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)潛在的應(yīng)用材料之一。

  近日，吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院、納微構(gòu)筑化學(xué)國(guó)際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室楊英威教授團(tuán)隊(duì)應(yīng)邀撰寫(xiě)了題為“Metal–Organic Frameworks for Biomedical Applications”的綜述文章，梳理總結(jié)了MOFs在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的最新研究進(jìn)展，包括用于疾病診療的貨物（藥物、核酸、蛋白質(zhì)和染料）遞送、生物成像、抗菌、生物傳感和生物催化等五個(gè)方面，并論述了MOFs材料在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的發(fā)展前景和面臨的挑戰(zhàn)。該論文最近在線發(fā)表在Wiley出版社的Small期刊上（2020, DOI: 10.1002/smll.201906846）。

圖1. MOFs材料生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用概括圖

  MOFs材料作為一類新興的、發(fā)展迅速的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料，它以有機(jī)配體為支柱，金屬離子/離子簇為節(jié)點(diǎn)，在近十年來(lái)受到了越來(lái)越多的關(guān)注。得益于金屬離子和有機(jī)配體種類的多樣性，通過(guò)調(diào)節(jié)金屬離子節(jié)點(diǎn)和有機(jī)配體的組合方式，人們可以很容易地獲得具有各種特征的MOFs材料。此外，由于其具有易合成、易功能化、孔徑可調(diào)節(jié)、結(jié)構(gòu)多樣、表面積大、負(fù)載能力強(qiáng)、生物相容性好、可降解等突出特性，MOFs材料在催化、氣體吸附/分離/存儲(chǔ)、非線性光學(xué)、傳感和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

  作者首先概述了MOFs材料在合成和表面功能化方面的優(yōu)勢(shì)，隨后，從五個(gè)方面概括了MOFs材料在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用：第一部分從普通MOFs載體到刺激響應(yīng)的MOFs載體再到多功能的MOFs載體這三方面梳理了MOFs用于疾病診療過(guò)程中的貨物（藥物、核酸、蛋白質(zhì)和染料）遞送應(yīng)用；第二部分介紹了MOFs材料在單模態(tài)生物成像和多模態(tài)生物成像中的應(yīng)用和潛在優(yōu)勢(shì)；第三部分總結(jié)了MOFs在抗菌領(lǐng)域取得的主要進(jìn)展；第四部分?jǐn)⑹隽薓OFs在生物傳感方面的應(yīng)用；第五部分則介紹了MOFs材料在生物催化方面的應(yīng)用。最后，作者對(duì)MOFs材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用過(guò)程中遇到的瓶頸問(wèn)題、應(yīng)用前景和面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了闡述。相信這篇綜述能對(duì)研究MOFs材料在生物醫(yī)學(xué)方面應(yīng)用的研究人員有所幫助。

圖2. 單一MOFs材料在疾病診療過(guò)程中貨物遞送方面的應(yīng)用

圖3. 具有刺激響應(yīng)性的MOFs材料在疾病診療過(guò)程中貨物遞送方面的應(yīng)用

圖4. 多功能MOFs材料在疾病診療過(guò)程中的應(yīng)用。（a）pH、近紅外光刺激響應(yīng)的藥物遞送結(jié)合光熱治療體系；（b）具有高單線態(tài)氧生成能力的光動(dòng)力治療體系；（c）能夠產(chǎn)生氧氣以解決光動(dòng)力治療過(guò)程中的缺氧問(wèn)題和提高ROS使用效率的體系；（d）具有串聯(lián)催化的高單線態(tài)氧生成平臺(tái)結(jié)合光熱治療光動(dòng)力治療的體系

圖5. 多功能MOFs材料在疾病診療過(guò)程中貨物遞送方面的應(yīng)用。（a）超小卟啉納米點(diǎn)用于光動(dòng)力治療體系；（b）結(jié)合微波熱療和微波動(dòng)力治療的體系；（c）結(jié)合放射治療和放射動(dòng)力治療的體系；（d）具有刺激響應(yīng)氧氣釋放的放化療治療體系

圖6. MOFs材料在單模態(tài)生物成像方面的應(yīng)用

圖7. MOFs材料在多模態(tài)生物成像方面的應(yīng)用

圖8. MOFs材料在抗菌方面的應(yīng)用

圖9. MOFs材料在生物傳感方面的應(yīng)用

圖10. MOFs材料在生物催化方面的應(yīng)用

  該論文的第一作者為吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院博士研究生楊潔，通訊作者為楊英威教授，論文得到國(guó)家自然科學(xué)基金（51673084, 21871108）、吉林省省校共建項(xiàng)目—新材料專項(xiàng)（SXGJSF2017-3）和吉林大學(xué)培英工程計(jì)劃的支持。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.201906846