纳米金属有机框架材料在药物递送领域的应用

金属有机框架材料(Metal-Organic Frameworks, MOFs)是一类由金属离子及有机配体自组装而成的多孔材料,具有孔隙率高、比表面积大和结构多样化等独特优点,广泛应用于气体储存、物质分离和催化等领域。纳米尺寸金属有机框架材料(Nanoscale Metal-Organic Frameworks, NMOFs)既保持了传统MOFs的规整性,也具有纳米颗粒的特殊性质,在生物医药领域中是绝佳的药物载体。相比于传统纳米药物载体,NMOFs与药物的结合方式丰富,展现了多种药物装载模式,可以满足不同药物的制备需求,也可引入不同功能分子优化性能。最近,有越来越多的研究报道了多功能化NMOFs应用于药物递送领域,并实现刺激响应性的可控释放。本文将着重对NMOFs材料作为药物载体负载抗癌药物、光敏剂和核酸的应用进展进行综述。     

氨基功能化金属有机骨架光催化剂的制备及性能研究

氨基功能化金属有机骨架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)是一种非常具有吸引力的功能化MOFs,其兼具MOFs的高比表面积、孔道易调控及氨基的可后处理修饰的性能。通过简单的化学反应可实现功能基团的转化,从而制得新型的功能化MOFs,在气体存储、药物载体、选择性吸附气体小分子和催化等领域具有潜在的应用价值,因此开发氨基功能化的MOFs备受人们关注。本文综述了近年来氨基功能化MOFs在催化和吸附领域的研究进展,包括氨基功能化MOFs的制备方法、影响因素以及在环境方面的应用,并对今后的发展前景进行了展望。     

金属有机框架材料的研究进展

金属有机框架(metal-organic frameworks,MOFs)材料是一类由有机配体与金属中心经过自组装形成的具有可调节孔径的材料。与传统无机多孔材料相比,MOFs材料具有更大的比表面积,更高的孔隙率,结构及功能更加多样,因而已经被广泛应用于气体吸附与分离、传感器、药物缓释、催化反应等领域中。新兴材料的出现极大地促进了各个学科间的相互发展,本文综述了近年来MOFs材料的研究发展,包括MOFs材料自身的特点、国内外发展现状、应用领域以及复合MOFs材料的研究热点,并对今后的发展进行了展望。     

功能化金属-有机框架材料在肿瘤治疗中的研究进展

恶性肿瘤由于其易转移、复发等特点，已经严重危害到人类的生命健康.近年来，研究人员设计了大量纳米药物载体，将抗肿瘤药物安全有效地运载到肿瘤，有效地提高了药效并降低了毒副作用.金属有机框架材料（metal-organic frameworks，MOFs）是一类有序、多孔的晶态材料，具有比表面积大、结构可设计性强、易生物降解等独特优势，已经被广泛应用于气体吸附与分离、催化、药物传递、生物大分子固载以及肿瘤治疗等方面.目前，基于MOFs的生物医用研究主要集中在MOF材料的可控合成，表面修饰，基于MOF独特理化性质发展的多模式成像技术以及肿瘤靶向的药物运载技术等几个方面.主要介绍了基于MOFs构建的生物功能化材料在肿瘤治疗中的应用，并对其在生物医学领域的应用进行了展望.     

金属有机框架物催化有机反应综述

金属有机框架物(MOFs)是近十多年发展起来的一类新型有机-无机杂化材料,由有机配体和无机金属单元构建而成,一般具有多变的拓扑结构以及独特的物理化学性质.MOFs具有特殊的孔洞框架结构,材料种类繁多,比表面积大,其孔穴的大小、形状及构成等可以通过选择不同配体和金属离子,或者改变合成策略加以调节.构成MOFs的配体可以是有机酸,也可以是有机碱,还可以是其他特殊的结构,除此之外在配体上也可以连接特殊官能团,制备具有特殊功能的MOFs材料.由于MOFs具有特殊而又多种多样的结构,因此在功能材料、气体吸附、药物缓释、催化及有机合成等方面有广泛的应用.本文以形成MOFs的金属为分类就近十年来各种MOFs的制备及其在催化有机反应中的应用进行了综述,并对其未来研究加以展望.     

羧基配体金属有机骨架材料作为催化剂的研究进展

<正>金属有机骨架材料(MOFs)是由无机金属中心与多齿有机配体通过配位键形成的立体网络结构多孔晶体材料[1].MOFs具有多孔性、大比表面积、结构规整、有机配体的可修饰性、金属离子的可选择性等特点,在气体吸附、气体分离、磁性材料、光学材料和催化剂等领域得到广泛的应用[2-6].尤其是在催化方面,MOFs结合了金属有机配合物和分子筛的优点,可以直接用作催化剂,也可作为催化剂载体使用.     

金属有机骨架材料的复合成型

金属有机骨架材料(MOFs)是由有机配体与金属离子(簇)配位而成的有序杂化多孔框架晶体材料,具有比表面积高、密度低、孔结构可调、配体可设计及易修饰等特性,已广泛应用于分离、催化、传感和药物递送等研究领域。MOFs本身以粉体形式存在,在实际应用中不易于加工处理和回收再利用,甚至会导致粉体污染。因此对MOFs粉末进行复合成型,制备成复合颗粒或者膜材料,有利于推进其工业应用。本文按照MOFs制备和成型的先后顺序,对MOFs复合微珠、薄膜和混合基质膜成型体的制备方法进行综述,对推进MOFs成型体的大规模制备以及开发新的MOFs成型方法提供技术参考。     

金属有机框架材料吸附性能应用的研究

金属有机框架材料(MOFs)是一种多孔聚合物材料,其相关研究近年来取得迅速发展。MOFs是以金属离子为中心,桥连的有机配体作为支撑经延伸形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料[1]。由于其较强的功能性、较高的比表面积、超高的孔隙率以及可调控的孔道结构[2],MOFs在储气、分离、催化、载药和光学等领域受到了极大的重视,并具有广泛的应用前景。本文从MOFs材料的结构设计出发,介绍近几年MOFs材料在能源气体(H2、CH4)的储存,H2S、CO2、有机气体分子的捕集以及医学领域(对于一些药物的吸附装载)的研究进展,并对MOFs材料在应用上存在的问题进行了阐述,对其未来的发展趋势作出展望。     

MOF基水凝胶材料的制备及其应用

近年来,金属-有机骨架材料(MOFs)因为具有优异的骨架结构、丰富的孔隙度和多功能性,吸引了众多研究者的注意,各种各样的MOFs材料和MOF基复合材料被研制。但是由于MOFs大多以晶体和粉末的形式存在,其本身的刚性和易碎性限制了它的实际应用,同时MOFs在溶液中的不稳定性会导致材料的分解,一些高结晶度的MOFs还十分脆弱易碎且不易加工,因此有研究者将MOFs与水凝胶相结合,开发出许多具有优异性能的MOF基水凝胶材料。本文综述了MOF基水凝胶材料近年的研究进展,重点介绍了MOF基水凝胶的种类及其与其他材料的协同作用,讨论了MOF基水凝胶在传感、催化、水处理、伤口敷料和药物载体等方面的优势。MOF基水凝胶具有的可加工性、稳定性、易处理性为MOFs在实际应用中的研究具有指导意义。我们概述了纯MOF水凝胶、MOF@生物有机大分子水凝胶、MOF@生物相容性水凝胶,其他MOF基复合水凝胶的最新进展以及这些复合材料的应用。     

MOFs在催化有机分子转化中的应用

金属有机框架化合物（MOF）,又称多孔性配位聚合物,是有机配体与金属离子自组装而成的一类新型有机-无机杂化多孔材料,是纳米材料的重要组成部分。与其他多孔材料相比,MOFs具有较大的比表面积、高的孔隙率以及结构和性质可调等特性,使其在非均相催化领域具有良好的应用前景。本文首先对MOFs催化的背景进行简述,然后对近年来报道的MOFs用于有机分子催化转化反应的进展进行了综述及展望,以期为MOFs催化有机反应的设计和开发提供参考。     

Metal–organic frameworks in diagnostics,therapeutics, and other biomedical applications

Metal–organic frameworks (MOFs) are emerging porous coordination polymers constructed by metal ions and organic linkers that have attracted numerous interests in recent years. The large surface area, high porosity, tunable size, and versatile functionality make them promising materials for cargo delivery (i.e., drugs, mRNA, dyes) and sensing (i.e., nucleic acids, small molecules, ions). In addition, the metal ions released from MOFs offer antibacterial and antifungal utility. This review presents a snapshot of current MOF-related research, highlighting the synthesis approaches, and the various bioapplications of MOFs in terms of biosensing platforms, drug delivery, and antimicrobial agents, exposing potential for future research in the MOF field.     

纳米金属有机骨架材料及其载药应用

金属有机骨架材料(MOFs)是指由含氮、氧等多齿有机配体与金属离子通过自组装形成的配位聚合物。由于金属有机骨架材料的大比表面积和高孔隙率等优点使其在药物负载领域有广泛应用。近年来,纳米金属有机骨架材料(NMOFs)因既具有MOFs的特点,又具有纳米材料独特的理化性能,使其兼具药物负载量高、目标靶向性好、表面易改性和生物相容性优良等特点,已成为一种优异的纳米级载药系统。本文介绍了NMOFs的常用制备方法,主要包括溶剂热法、反相微乳液法与超声波法,并对其优缺点进行了讨论;详细阐述了载药NMOFs的特性及其不同类型对于各类药物的负载能力;指出今后其主要的研究方向是改善生物相容性、实现更有效的表面功能化、扩展生物NMOFs及其负载药物的种类,使其应用到更多疾病的治疗上。     

热力学和计算化学在纳微结构材料构效关系研究与设计中的应用

目前,纳微结构新材料已成为化工过程强化的重要手段之一.金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是由金属离子与有机配体通过配位键自组装而成的新型纳米多孔材料,有望在储气、分离、催化、传感及制药等领域获得广泛应用.本文以MOF材料为例,结合本课题组的工作,介绍了热力学与计算化学在纳微结构材料构效关系研究与设计中的应用.     

Yolk-Shell Nanostars@Metal Organic Frameworks as Molecular Sieves for Optical Sensing and Catalysis

Hybrid composites between nanoparticles and metal organic frameworks (MOFs) have been described as optimal materials for a wide range of applications in optical sensing, drug delivery, pollutant removal or catalysis. These materials are usually core-shell single- or multi-nanoparticles, restricting the inorganic surface available for reaction. Here, we develop a method for the preparation of yolk-shells consisting in a plasmonic gold nanostar coated with MOF. This configuration shows more colloidal stability, can sieve different molecules based on their size or charge, seems to show some interesting synergy with gold for their application in photocatalysis and present strong optical activity to be used as SERS sensors.     

Ionothermal Synthesis of Metal-Organic Frameworks Using Low-Melting Metal Salt Precursors**

Metal-organic frameworks (MOFs) are porous, crystalline materials constructed from organic linkers and inorganic nodes with myriad potential applications in chemical separations, catalysis, and drug delivery. A major barrier to the application of MOFs is their poor scalability, as most frameworks are prepared under highly dilute solvothermal conditions using toxic organic solvents. Herein, we demonstrate that combining a range of linkers with low-melting metal halide (hydrate) salts leads directly to high-quality MOFs without added solvent. Frameworks prepared under these ionothermal conditions possess porosities comparable to those prepared under traditional solvothermal conditions. In addition, we report the ionothermal syntheses of two frameworks that cannot be prepared directly under solvothermal conditions. Overall, the user-friendly method reported herein should be broadly applicable to the discovery and synthesis of stable metal-organic materials.     

机械化学法制备金属-有机骨架及其复合物研究进展

金属-有机骨架(MOFs)是由金属离子/簇和多齿状有机配体通过配位键桥联而形成的多孔晶态材料。MOFs材料具有孔隙率高、比表面积大、尺寸可调、结构易修饰、功能多样化等特点,使其在气体吸附、分离和催化等方面都具有潜在应用价值。到目前为止,在MOFs合成的几种常见方法中,机械化学法(即在无溶剂或极少量溶剂的情况下研磨固体反应物进行的反应)作为一种清洁、绿色、高效的合成手段逐渐引起人们的关注。本综述总结了近年来机械化学合成MOFs及其复合物的典型进展,目的是为机械化学法合成MOFs及其复合材料提供一个通用而易于理解的概述。目前的研究进展表明,机械化学法是一种实用且环境友好的合成方法,为低成本、宏量生产MOFs及其复合物提供了可能。     

金属-有机骨架材料及其在催化反应中的应用

金属-有机骨架(metal-organic frameworks, MOFs)材料是由金属离子和有机配体通过自组装而成的具有多孔结构的特殊晶体材料。由于其种类的多样性、孔道的可调性和结构的易功能化,已在气体的吸附和分离、催化、磁学、生物医学等领域表现出了诱人的应用前景。本文介绍了MOFs材料的类型和常用的合成方法,综述了近年来MOFs材料在催化领域的应用,特别是以MOFs材料中骨架金属作为活性中心、骨架有机配体作为活性中心和负载催化活性组分的催化反应,并对MOFs材料的催化应用趋势做了展望,以期对MOFs材料的催化性能有比较全面的认识。     

金属有机骨架化合物催化合成不对称有机碳酸酯

金属有机骨架化合物(MOFs)是通过过渡金属和有机配体的自组装形成的一类新型材料, 具有高表面积、多孔性、孔尺寸可调等优点, 在催化、分离和气体储存等方面得到广泛应用. 用三种不同方法制备了金属有机骨架化合物, 并用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和红外(IR)光谱等方法进行了表征. 结果表明, 用不同方法制备的MOFs表现出不同的结构和形貌, 用直接混合法制备的MOFs是有效的催化碳酸二乙酯与醇酯交换制备有机碳酸酯的多相催化剂. 系统地考察了反应时间、反应温度、催化剂用量和底物摩尔比对反应的影响, 结果表明, 碳酸二乙酯与芳香醇、脂环醇、脂肪醇和杂环醇均能以100%选择性高产率地合成有机碳酸酯, 固体催化剂经简单离心分离可重复使用至少2次.     

Mesoporous metal-organic framework materials

Metal-organic frameworks (MOFs) have emerged as a new type of porous materials for diverse applications. Most open MOFs reported to date are microporous (pore sizes <2 nm), and only a small fraction of MOFs with ordered mesoscale domains (2-50 nm) is reported. This tutorial review covers recent advances in the field of mesoporous MOFs (mesoMOFs), including their design and synthesis, porosity activation and surface modification, and potential applications in storage and separation, catalysis, drug delivery and imaging. Their specificities are dependent on the pore shape, size, and chemical environments of the cages or channels. The relationship between the structures and functions is discussed. The future outlook for the field is discussed in the context of current challenges in applications of mesoporous materials.     

Engineering Metal–Organic Framework Catalysts for C−C and C−X Coupling Reactions: Advances in Reticular Approaches from 2014–2018

Metal–organic frameworks (MOFs) are a class of crystalline porous materials that have been actively used for several industrial and synthetic applications. MOFs are spatially and geometrically extrapolated coordination polymers with intriguing properties such as tunable porosity and dimensionality. In terms of their catalytic efficiency, MOFs combine the easy recoverability of heterogeneous catalysts with the increased selectivity of biological catalysts. It is therefore not surprising that a lot of work on optimizing MOF catalysts for organic transformations has been carried out over the past decade. In this review, recent developments in MOF catalysis are summarized, with special attention being paid to C−C, C−N, and C−O coupling reactions. The influence of pore size, pore environment, and load on catalytic activity is described. Post-synthetic stabilization techniques and host–guest interactions in caged MOF scaffolds are detailed. Mechanistic aspects pertaining to the use of MOFs in asymmetric heterogeneous catalysis are highlighted and categorized.