金屬-有機框架材料在藥物傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

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1、.文獻(xiàn)綜述專業(yè)：化學(xué)工程與技術(shù)姓名：蘇方方學(xué)號：331604030123..金屬-有機框架材料在藥物傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要：近年來，金屬-有機骨架材料(MOFs)作為一種新型多孔材料，由于具有晶體的有序結(jié)構(gòu)、可調(diào)孔道尺寸、高比表面積、結(jié)構(gòu)新穎并且具有潛在的優(yōu)良性能等特點，越來越引起人們的關(guān)注。MOFs材料經(jīng)常被用在催化、氣體分離、藥物傳輸、影像和傳感、光電子和能量儲存等領(lǐng)域。本文以金屬-有機框架在藥物傳輸系統(tǒng)方面的應(yīng)用為重點進(jìn)行綜述，并對其未來的研究加以展望。關(guān)鍵詞：金屬-有機骨架材料(MOFs)、藥物傳輸、應(yīng)用金屬-有機框架(MOFs)是指由金屬離子/團(tuán)簇與具有一定剛性的有機配體分子所

2、形成的一維、二維或三維等多孔晶態(tài)化合物。由于MOFs的孔道?？稍诿摮淇腕w溶劑分子后保持穩(wěn)定，在MOFs材料的研究初期，將研究的重點主要集中在氣體吸附和對分子的自組裝過程的研究;隨著對MOFs研究的深入，研究的重點逐漸由氣體吸附擴展到磁學(xué)、光學(xué)、分離科學(xué)、催化及藥物傳送等熱點研究領(lǐng)域。目前，制約藥物傳遞系統(tǒng)發(fā)展的困難之一就是載藥量低，而MOFs由于具有高度的多孔性和其內(nèi)部的親水親油基團(tuán)，而實現(xiàn)較高的載藥量。此外，MOFs可在非常廣的范圍內(nèi)選擇不同金屬離子與各種有機配體進(jìn)行絡(luò)合，因此，將其用于藥物載體時，可根據(jù)藥物的性質(zhì)，設(shè)計出具有不同孔道結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性的金屬－有機骨架。這種材料與這種材

3、料與其他載體相比，除具有載藥量高外，還具有種類多樣性、結(jié)構(gòu)可設(shè)計性與可調(diào)控性等優(yōu)點。1、MOFs材料的基本特性MOFs又名配位聚合物或雜合化合物，是利用有機配體與金屬離子間的金屬配體的絡(luò)合作用自組裝形成的具有超分子微孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的類沸石（有機沸石類似物）材料。1.1多孔性MOFs大多數(shù)都具有永久性的孔隙，孔徑約3.8-28.8nm，較小孔直徑的Cu2(PZDC)2(DPYG)與典型的沸石的直徑相當(dāng)，大孔直徑的代表性MOFs是Zn4O(TPDC)。通過選擇適宜結(jié)構(gòu)和形狀的有機配體就可以控制合成的MOFs孔的結(jié)構(gòu)和大小，從而控制骨架的孔隙率和比表面積，得到適合于不同應(yīng)用要求的多孔材料。1.2

4、有較大的比表面積藥物的載藥過程主要由載體的吸附性決定，表面積是吸附藥物總量的決定性因素。表面積大的載體利于容納大量藥物并可選擇性的包裹高劑量或低劑量的藥32－1物。報道合成的晶體Zn4O(BTB)2(MOF-177),比表面積4.5×10m·g，有超大空隙，能鍵合多環(huán)有機大分子。新一代多孔、大比表面積的MOFs將會有效提高載藥量，給現(xiàn)代載藥系統(tǒng)帶來新的方向。1.3具有不飽和金屬配位點MOFs在制備過程中，由于空間位阻等原因，金屬離子除了與大的有機配體配位以外，還會結(jié)合一些小的溶劑分子來滿足其配位數(shù)的要求，如水、乙醇、甲醇、DMF等。另外，這些小分子有時還以弱相互作用(多為氫鍵)的形式與

5、有機配體結(jié)合。當(dāng)合成的MOFs在高真空下加熱一段時間后，這些小分子就會從骨架中排出，金屬離子的配位就成不飽和狀態(tài)，有機配體也具有了結(jié)合其它分子..的能力，整個骨架就具有了堿性和酸性位。因此，排空了小分子物質(zhì)的MOFs就具有了催化或載藥等多種性能。1.4結(jié)構(gòu)的多樣性金屬離子和有機配體配位能力的多樣性決定了MOFs的結(jié)構(gòu)多樣性;MOFs的結(jié)構(gòu)還受到很多因素的影響，選擇不同的制備條件也可能會獲得不同結(jié)構(gòu)的骨架;因此，研究者們制備了各種各樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的MOFs，如立正方體形、磚壁形、金剛石形、石英形、梯狀、格子形等結(jié)構(gòu)。從空間維數(shù)上看，MOFs以有一維、二維和三維結(jié)構(gòu)，其中以二維和三維結(jié)構(gòu)居多

6、。2、MOFs的制備羧酸以及含氮雜環(huán)配體與金屬離子的反應(yīng)活性很高，因此，MOFs的合成多采用一步法，將金屬離子和有機配體自組裝即成。常用的MOFs合成方法有兩種:擴散法和溶劑熱法。2.1擴散法擴散法是指將金屬鹽、有機配體和溶劑按一定的比例混合成溶液置一小玻璃瓶中，再將小瓶置一加入去質(zhì)子化溶劑的大瓶中，封住大瓶口，靜置一段時間后即有晶體生成。該法的優(yōu)點是條件溫和、操作簡單、容易得到質(zhì)量較高的晶體用于測定;缺點是過程耗時較長。2.2溶劑熱法溶劑熱法是指有機配體與金屬離子在溶劑中于適當(dāng)?shù)臏囟群妥陨鷫毫ο掳l(fā)生的配位反應(yīng)。該方法具有設(shè)備簡單、晶體生長完美等優(yōu)點，是近年來研究的［1］［2］熱點。此

7、外還有表面活性劑法、模板法、離子液體熱、微波和超聲［3］波等方法。目前，絕大多數(shù)文獻(xiàn)還是采用溶劑熱法，且多采用芳香羧酸，如吡啶二羧酸、對苯二甲酸，或咪唑、三氮唑等具有共軛結(jié)構(gòu)的配體和過渡金屬(主要為第一過渡金屬離子)配位體進(jìn)行合成。反應(yīng)條件包括濃度、溫度、pH等對MOFs的組成和結(jié)構(gòu)有著重要的影響，甚至可能在MOFs的形成過程中起到?jīng)Q定性的作用。3、MOFs在載藥中的應(yīng)用用作藥物載體的材料首先需要滿足其在機體內(nèi)的低毒性，其次還要保證良好的生物兼