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MOFs的合成方法和其在生物医学方面的应用2022-02-21 09:09:45

金属有机骨架是一类由金属离子或金属簇与有机配体连接形成的晶体多孔材料。1995年,Yaghi课题组以金属钴为金属位点,以吡啶为配体合成了首例MOFs材料。此后合成 MOFs的金属从过渡金属逐渐拓展至碱金属和稀土金属。配体通常采用含氧羧基配体、含氮有机配体、磷酸盐和磺酸盐等。不同金属和配体构筑的MOFs具有不同的结构和性能。

MOFs具有高比表面积、孔道结构规整均一、孔道尺寸可调节、密度低、结晶度高和易于修饰等特点,因此在催化、气体吸附分离、光电材料和有机合成等诸多领域具有广阔的应用前景。MOFs家族发展至今,已有MOF-5、HKUST-1 和ZIF-8 等多种不同拓扑结构的MOFs 材料,由此制备的MOFs薄膜、微球等功能材料可以应用于诸多领域。多孔材料按孔径大小可以分为微孔(<2nm)、介孔 (2~50nm) 和大孔(>50nm)。
 
传统MOFs以孔径小于2nm的微孔结构为主,过小的孔道不利于反应分子的扩散和传输,限制其在大分子反应中的应用。2004 年,Férey 课题组开发出具有罐笼结构的MIL-100,这一材料具有 0.65nm的微孔和2.5~3.0nm的介孔,这种多级孔MOFs兼具微孔和介孔材料的优势,同时具有良好的水热稳定性和化学稳定性。它的出现改变了传统微孔MOFs 受限于孔道结构无法参与大分子反应的缺点,还可以提高MOFs材料的比表面积和稳定性,因此近年来开发稳定的孔径可调节的微孔-介孔和微孔-介孔-大孔MOFs 引起科学界的关注。多级孔MOFs材料不仅在传统 MOFs 应用领域有良好的表现,孔道尺寸适宜的多级孔MOFs还可以负载酶、胰岛素和蛋白质等大分子,在生物医药、能源存储、传感、催化和光电材料等领域有广阔的应用潜力。近年来多级孔MOFs的合成方法和其在生物医学方面的应用研究进展,同时讨论了多级孔MOFs材料的优势和挑战,以及未来的发展方向。
 
出自《多级孔金属有机骨架材料的合成及其在生物医药中的应用研究进展》作者王晓晨。