金属-有机框架材料在癌症诊疗中的应用

成像技术的迅速发展使科学家和临床医生能够准确地了解癌症的发病机制和病理过程, 并根据患者的情况制定个性化的治疗策略. 将各种成像与治疗试剂整合为一体的癌症诊疗平台, 可以同时用于癌症的诊断和治疗, 受到了广泛的关注. 金属-有机框架材料(MOFs)是由有机配体和金属离子/离子簇自组装而成的一种有趣而独特的多孔有机-无机杂化材料. 由于其易于后修饰、 孔隙和结构可设计、 功能可调等特点, 已被证明具有成为癌症诊疗药物负载平台的巨大潜力. 本文介绍了将诊疗药物负载到MOFs中的策略, 并综合评述了在磁共振成像、 计算机断层扫描成像、 正电子发射断层扫描成像、 光学成像和光声成像等多种成像技术指导下, MOFs作为癌症诊断和治疗平台的发展概况. 此外, 还讨论了MOFs在癌症诊疗和临床转化方面当前面临的挑战和发展前景.     

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-有机骨架材料用于废水处理

废水中的各种有害物质常常具有生物毒性或致癌性,因此如何高效、节能地处理水体污染是一个亟待解决的重要问题。金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks, MOFs)是一种新型纳米多孔材料,具有种类多样性、结构可设计性与可调控性、高比表面积及良好的热稳定性等优点,已成为当前化学、材料学科的一个研究热点, 在多个领域显示出潜在的应用前景,尤其是在分离方面。与气相分离相比,MOFs用于液相分离的研究较少。本文综述了近年来MOFs用于含有染料、药物、醇、芳香族化合物、重金属离子及其他离子的废水处理的研究进展,重点剖析了MOFs的孔结构、骨架电荷及功能性对分离效果的影响,并结合本课题组的研究工作,对这种新型多功能材料在水处理方面的前景和今后的研究重点作了展望。     

二维过渡金属硫化物在肿瘤诊疗一体化中的应用

二维过渡金属硫化物（2D TMDCs）既具有成像能力可用于肿瘤的诊断,又具有光热转换能力可用于肿瘤PTT,因此在肿瘤诊疗一体化中得到广泛应用。为更好了解2D TMDCs在肿瘤诊疗一体化中的应用,综述了与2D TMDCs有关的肿瘤成像方式的利弊,2D TMDCs作为肿瘤诊疗一体化剂的优势,以及其在肿瘤诊疗一体化中的应用,并对2D TMDCs在肿瘤诊疗一体化中的发展前景和面临的挑战进行了讨论。 关键词 二维过渡金属硫化物;成像;PTT;诊疗一体化     

表面抗菌功能涂层的构建及在生物医用材料中的应用研究

近年来,生物医用材料在使用过程中产生的医源性感染问题层出不穷,对人们健康和生命造成严重威胁.表面抗菌涂层构建是解决该类医源性感染问题最有效的策略之一.目前,按照作用机制和功能不同将表面抗菌涂层分为接触式抗菌涂层、抗黏附抑菌涂层、抗黏附杀菌涂层以及智能抗菌涂层.表面抗菌涂层的构建不仅赋予了生物医用材料抗菌性能,有效解决了上述医源性感染问题,还可以提高材料的生物相容性,赋予其抗黏附、抗氧化、生物识别、传感等功能.本文旨在对目前表面抗菌涂层的种类、构建方法以及其在生物医用材料领域中的应用做一全面论述,为进一步开发高性能表面抗菌涂层并扩展其应用提供新思路.     

金属-氮-氢体系储氢材料

氢能作为未来理想的清洁能源之一,已经成为全球研究的重要领域,而在氢能的应用中最关键的问题是氢气的存储.近年来,人们的研究集中在固态储氢材料上,许多新型储氢材料不断出现,其中由轻元素组成的金属-氮-氢体系拥有储氢容量高、可逆性好等优点,被认为是最有前景的储氢材料之一.目前金属-氮-氢体系已经发展出许多体系,而研究最多的是Li-N-H和Li-Mg-N-H两种体系.本文重点综述了两者作为可逆储氢材料的研究现状,主要从制备方法、储氢性能、反应机理、理论计算和存在的问题等方面进行了讨论,同时指出了金属-氮-氢储氢体系的发展趋势.     

金属有机框架复合材料的合成及其在肿瘤诊疗领域中的应用

金属-有机框架(MOF)材料是指以有机配体为连接体和以金属离子簇为节点,通过配位键组装形成的具有周期性结构的配位化合物。该材料在气相传导、光学催化以及生物应用领域都有着应用潜力。不同形貌、大小和组分的MOF材料具有不同的物理化学性质。将金属纳米粒子和MOF材料的性能相结合,就能够有效地避免金属纳米粒子和MOF材料的相互凝聚。本文主要阐述了MOF材料的几种合成方法,包括气相法、液相法、固相法、模板法、微波法和电化学法,并对其优缺点进行了讨论。重点分析了其在肿瘤领域中的应用,包括药物负载、荧光标记和光动力学疗法等。最后指出今后其主要的研究方向是改善生物相容性、降低制备成本、扩展生物MOF及其负载药物的种类,使其应用到更多疾病的治疗上。     

RhCo双金属催化剂的研究 Ⅰ.RhCo双金属催化剂的金属-金属及金属-载体相互作用

利用XPS对以金属盐共浸渍制备的PH+CO/AL_2O_3和RH_2Co_2(CO)_12为前体制备的Rh_2Co_2/Al_2O_3催化剂的金属-金属及金属-载体相互作用进行了详细的研究.发现Rh+Co/Al_2O_3经400℃ H_2还原后RH的结合能与Rh~0的结合能接近,Co基本上以CoAL_2O_4状态存在,Co_0的谱峰很弱;而Rh_2Co_2/Al_2O_3经400℃H_2还原后Rh的结合能与Rh~0接近,Co除以CoAl_2O_4状态存在外,还有相当一部分以Co~0状态存在.上述结果揭示出两个样品的RH-Al_2O_3的相互作用弱,Co-Al_2O_3的相互作用强.Rh+Co/Al_2O_3上Rh-Co相互作用弱,而Rh_2Co_2/Al_2O_3在H_2还原后仍保持RhCo簇合物的强的Rh-Co相互作用,导致显著量的Co~0存在.     

锂离子电池锡-金属-碳复合负极材料

石墨作为锂离子电池的负极材料已经使用了很长时间。但由于其嵌锂容量低,已不能满足动力电池快速发展的需求。而锡可以与锂形成合金,有可能取代石墨成为下一代锂离子电池负极材料。但是单纯的金属锡在电池循环过程中发生巨大的体积变化,容易导致电极材料的粉化。而碳材料具有较高的导电性,良好的机械性能和储锂性能。为了充分发挥金属锡和碳材料的优势,锡-碳(Sn-C)复合材料得到了广泛研究。本文详细介绍了无定型碳、石墨(G)、石墨烯(GP)、碳纳米管(CNT)、碳纳米纤维(CNF)等碳材料作为惰性的导电基体与锡形成的二元复合物,阐述了锡与其它金属(M)形成的碳基三元、多元复合物的结构和性能。通过总结近些年对锡碳复合物结构与性能的研究,相信多元复合和多种结构的应用是提高锡-碳复合负极材料的关键。其中,以Sn-Co-C为基础的多元复合负极材料最有可能走向市场应用。     

多功能金属石墨纳米囊的生物医学应用进展

多功能金属石墨纳米囊由于其良好的稳定性和独特的理化性质, 在生物医学领域受到了广泛关注. 利用石墨烯外壳独特的拉曼散射特征峰作为拉曼标签或者内标, 结合等离子体纳米核优异的表面增强拉曼散射(SERS)和双光子发光(TPL)性能, 可实现SERS生物分析以及肿瘤细胞或组织的Raman/TPL双模成像. 利用表面积大的石墨烯外壳作为药物负载平台, 结合等离子体纳米核的近红外光吸收能力, 可实现光介导的病原菌杀灭以及肿瘤细胞或实体瘤的热疗与化疗的协同治疗. 此外, 利用石墨烯外壳优异的荧光猝灭性能, 还实现了生物分子的荧光检测; 利用磁性纳米核独特的磁学性能, 可实现生物样品的分离和富集、 细菌的原位磁共振成像检测以及磁靶向胃部口服药物的递送. 本综述首先介绍了金属石墨纳米囊的制备、 分类和性质, 然后概述了它们在生物检测、 生物成像和治疗3个方面的应用进展, 并进一步总结了它们的发展现状包括生物毒性和生物医学应用的优缺点, 最后对其在生物医学领域的发展方向做出了展望. 我们期望多功能的金属石墨纳米囊能够为今后的临床生物医学应用提供可靠的纳米平台.     

血清白蛋白：用于肿瘤精准诊疗的多元化载体

血清白蛋白(Serum Albumin)作为一种天然生物大分子,能够在血液中长期循环并通过血清白蛋白受体转运进入肿瘤细胞。近年来血清白蛋白作为一种极具临床转化前景的生物载体,被广泛应用于与诊疗试剂共价或非共价结合,从而实现精准、有效的肿瘤诊疗。本文就血清白蛋白在肿瘤诊疗领域的最新进展进行总结与讨论,并就基于血清白蛋白为载体的诊疗试剂未来发展方向进行了展望。     

二维金属-六亚氨基苯框架材料的气体吸附效应

利用密度泛函理论研究了气体分子(NH₃, H₂O, H₂S, NO₂)吸附在二维M₃(HIB)₂(M=Ni, Cu; HIB为六亚氨基苯)薄膜上体系的几何结构和电子结构的变化. 结果表明, 2种薄膜对气体分子的响应不同. 其中NH₃, H₂O和H₂S在M₃(HIB)₂薄膜表面的吸附较弱, 主要与薄膜的亚氨基形成氢键, 吸附能均小于-0.36 eV, 吸附对体系电子性质的影响很小. 但是 NO₂分子在薄膜表面形成化学吸附, 吸附能在-0.65~-1.72 eV范围内. 吸附NO₂分子使其电子结构发生明显改变, 如Cu₃(HIB)₂在费米能级处打开带隙, 由金属性质转变为半导体性质. 这是由于NO₂分子的p_z轨道与金属原子$d_{z}^{2}$ 轨道发生了强烈的轨道杂化. 此外, 研究发现高浓度的NO₂分子吸附能够使Ni₃(HIB)₂薄膜由非磁性变为磁性体系, 由普通金属性质变为半金属性质; 而高浓度的NO₂分子使Cu₃(HIB)₂薄膜由金属性质变为半导体性质, 薄膜电导率降低.     

镁-过渡金属复合物正极材料

高能量密度、大容量、高工作电压、低成本、环境友好的二次电池是未来储能电池技术的发展方向。高比能的镁离子电池（MIBs）是以镁或镁合金为负极的二次电池,是一种重要的有望用于电动汽车的新型绿色储能电池。镁离子电池发展缓慢的主要问题是镁离子在正极材料中扩散速度慢。因此,本文综述了五类晶体结构的镁-过渡金属复合物类型（包括一维隧道结构、二维层状结构、三维尖晶石结构、三维NASICON结构、三维橄榄石结构）、制备方法、电化学性能等,还阐述了镁离子在固体中扩散行为及提高扩散速度的措施,最后展望了镁离子电池正极材料镁-过渡金属复合物的重要研究方向。寻找高电压（大于3 V）、高比能量、高可逆性的正极材料和与其匹配的电解液是实现镁离子电池第三次突破的关键。我们希望本文有利于更深入地了解镁离子电池正极材料,促进镁离子电池的发展。     

骨架具有金属-金属键的链状分子研究进展

以金属-金属键为骨架的链状分子,具有离域的σ电子,由于其特殊的光、电、磁及催化性能,引起了科学家们的广泛关注。本文根据金属-金属成键的方式,对近年来报道的金属链状分子进行了综述。文中总结了三大类型的金属链状分子:金属聚合物聚锡和聚锗、非配体桥连的过渡金属-金属键骨架链状分子以及多吡啶胺配体支撑的多核过渡金属-金属键骨架链状分子。最后对金属-金属键骨架链状分子结构进行了展望,为设计新型功能分子材料提供了思路。     

金属-碳基储氢材料计算与实验研究

氢能以其资源丰富和环境友好性成为未来最具发展潜力的能源。储氢技术是氢能应用中的关键问题。随着计算材料学的发展,利用密度泛函和量子机制第一性原理研究已知材料储氢性能和寻找潜在的新型优良储氢载体已成为当前研究储氢材料的有效方法。本文综述了近年来金属-碳基储氢材料中的金属修饰碳纳米管、C₆₀材料和过渡金属-乙烯复合物的理论计算与实验研究进展,并对该领域未来的研究工作进行了展望。     

金属有机骨架复合材料生物传感器检测肿瘤标志物的应用进展

生物传感器是传统肿瘤标志物检测方法的有效替代方法,而基于金属有机骨架(MOF)复合材料的生物传感器在肿瘤标志物检测方面具有速度快、灵敏度高、检出限低、成本低等优点.综述了MOF及其复合材料的分类,介绍了基于MOF复合材料的生物传感器在检测肿瘤标志物方面的应用进展,并对基于MOF复合材料的生物传感器未来发展趋势进行了展望...     

生物多糖进行医用高分子材料表面修饰的研究进展

综述了国内外应用生物多糖进行医用高分子材料表面修饰的研究状况,其中重点介绍了葡聚糖、肝素及类肝素类物质、壳聚糖等多糖在高分子材料表面修饰的研究近况.多糖是自然界中含量最为丰富的生物大分子,几乎存在于所有的生命体中,具有很好的生物相容性,而且某些生物多糖还具有特殊的生物活性,因此用生物多糖进行医用高分子材料的表面修饰受到了国内外研究学者的关注.大量研究表明,经过生物多糖表面修饰的高分子材料可获得良好的生物相容性和某些优良的医学应用性能.     

金属-有机骨架材料用于去除天然气中H2S的计算研究

众所周知, 天然气作为一种利用效率高的清洁能源, 其需求量正与日俱增. 但天然气中包含的H₂S等有害气体会危害人类健康、腐蚀设备、污染生态环境等. 为解决这一问题, 寻找良好的H₂S吸附剂, 本文采用巨正则系综蒙特卡罗(GCMC)模拟方法, 针对天然气中H₂S/CH₄混合气分离, 对33种具有代表性的稳定金属-有机骨架(MOF)材料进行H₂S选择性和工作容量(变压吸附(PSA)及真空变压吸附(VSA)过程)的筛选. 结果表明,ZIF-80, Zn₂-bpydtc, CAU-1-(OH)₂, CH₃O-MOFa最适用于本体系VSA过程的气体分离; 而后两者最适用于PSA过程的气体分离.通过分析高选择性和高工作容量材料的结构特征, 发现改性官能基团以及小孔作用的出现是影响选择性的关键因素, 其中―Cl、―OH、―OCH₃基团对H₂S气体的吸附作用力最强. 具有高的工作容量材料的特点是选择性高, 对气体吸附作用力大, 吸附位置多. 基于筛选出的高选择性、高工作容量的稳定MOF材料总结出的强化H₂S选择性及工作容量的一般性规律, 为MOF材料应用于天然气脱硫提供了理论基础.     

载酶纳米催化体系用于疾病诊疗的研究进展

酶作为一种具有高度特异性和高效性的催化剂, 可在细胞器中通过复杂有序的生化反应调节细胞的代谢过程. 受细胞区隔化结构的启发, 仿生设计纳米酶催化体系、 构筑限域酶催化微环境从而提高酶催化活性的研究为酶催化应用开辟了新思路. 纳米催化体系保留了小尺寸、 大比表面积、 肿瘤部位选择性富集等优势, 在疾病的诊疗方面发挥了巨大的优势. 本文首先总结了天然酶、 模拟酶和级联酶体系的催化机理, 对仿生构筑的纳米酶催化材料的载体体系进行了概述, 介绍了纳米酶催化体系在生物成像方面的应用, 讨论了其在相关代谢类疾病的作用途径, 并对纳米酶催化体系用于生物诊疗的发展前景进行了展望.     

新型类沸石金属-有机骨架材料用于天然气中CO2的分离

研究了在usf型类沸石金属-有机骨架材料(usf-ZMOF)中不同金属离子(Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, Cs⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Al³⁺)对天然气分离(以CO₂/CH₄, CO₂/H₂, CO₂/N₂为研究对象)的不同影响. 结果表明, 此类材料对于3种体系的分离选择性均高于现有材料. 其中性能最好的是Al-usf-ZMOF, 其对CO₂/CH₄, CO₂/N₂和CO₂/H₂的分离选择性分别为290, 1700和16800. 同时, 对于经不同的离子交换后的usf-ZMOF, 吸附选择性随着离子电荷值的增加而增大; 对于同一主族的离子, 选择性随着原子序数的增加而减小. 而上述现象的产生是由阳离子和CO₂间的强静电作用所致.