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  金屬有機框架（MOFs）材料是一類由金屬離子/離子簇作為節點，有機分子作為配體通過配位鍵形成的有機-無機雜化材料，具有結構有序、組分可調、合成容易、比表面積高、孔隙度可調、生物相容性好等特性。同時，表面功能化策略的快速發展為多功能MOFs的設計和制備提供了巨大支撐，使得MOFs在近年來成為生物醫學領域內潛在的應用材料之一。

  近日，吉林大學化學學院、納微構筑化學國際合作聯合實驗室楊英威教授團隊應邀撰寫了題為“Metal–Organic Frameworks for Biomedical Applications”的綜述文章，梳理總結了MOFs在生物醫學應用中的最新研究進展，包括用于疾病診療的貨物（藥物、核酸、蛋白質和染料）遞送、生物成像、抗菌、生物傳感和生物催化等五個方面，并論述了MOFs材料在生物醫藥領域的發展前景和面臨的挑戰。該論文最近在線發表在Wiley出版社的Small期刊上（2020, DOI: 10.1002/smll.201906846）。

圖1. MOFs材料生物醫學應用概括圖

  MOFs材料作為一類新興的、發展迅速的有機-無機雜化材料，它以有機配體為支柱，金屬離子/離子簇為節點，在近十年來受到了越來越多的關注。得益于金屬離子和有機配體種類的多樣性，通過調節金屬離子節點和有機配體的組合方式，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、孔徑可調節、結構多樣、表面積大、負載能力強、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、非線性光學、傳感和生物醫藥等領域有著廣泛的應用。

  作者首先概述了MOFs材料在合成和表面功能化方面的優勢，隨后，從五個方面概括了MOFs材料在生物醫藥領域的應用：第一部分從普通MOFs載體到刺激響應的MOFs載體再到多功能的MOFs載體這三方面梳理了MOFs用于疾病診療過程中的貨物（藥物、核酸、蛋白質和染料）遞送應用；第二部分介紹了MOFs材料在單模態生物成像和多模態生物成像中的應用和潛在優勢；第三部分總結了MOFs在抗菌領域取得的主要進展；第四部分敘述了MOFs在生物傳感方面的應用；第五部分則介紹了MOFs材料在生物催化方面的應用。最后，作者對MOFs材料在生物醫學領域應用過程中遇到的瓶頸問題、應用前景和面臨的挑戰進行了闡述。相信這篇綜述能對研究MOFs材料在生物醫學方面應用的研究人員有所幫助。

圖2. 單一MOFs材料在疾病診療過程中貨物遞送方面的應用

圖3. 具有刺激響應性的MOFs材料在疾病診療過程中貨物遞送方面的應用

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

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

圖6. MOFs材料在單模態生物成像方面的應用

圖7. MOFs材料在多模態生物成像方面的應用

圖8. MOFs材料在抗菌方面的應用

圖9. MOFs材料在生物傳感方面的應用

圖10. MOFs材料在生物催化方面的應用

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

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