[高分子材料] 南京大学朱俊杰团队《德国应化》：金属有机框架纳米材料用于癌症多模式治疗
金纳米粒子
文章编号： 1008-9357(2022)01-0077-08DOI: 10.14133/KI.1008-9357.20210411002金纳米粒子/聚吡咯-聚多巴胺电化学免疫传感器曲春波1， 张静怡1， 那立欣1， 罗 静2（1. 上海健康医学院，上海 201318；2. 江南大学化学与材料工程学院，江苏 无锡 214122）摘 要： 以金纳米粒子功能化的聚吡咯-聚多巴胺（PPy-PDA ）为基质材料，构建了电化学免疫传感器用于癌胚抗原（CEA ）的检测。
首先制备了PPy-PDA 复合物，通过聚多巴胺的弱还原性原位还原氯金酸，得到纳米金/聚吡咯-聚多巴胺（Au/PPy-PDA ）纳米复合材料。
该复合材料具有优异的导电性、水分散性和黏附性，能够在电极表面形成均一、稳定且生物相容性优良的导电膜，利用纳米金与癌胚抗体的特殊作用固定癌胚抗体，并通过牛血清白蛋白屏蔽电极表面的非特异性吸附点，从而构筑了一种用于检测CEA 的电化学免疫传感器。
所制备的传感器对CEA 具有特异性、识别性，在最优条件下，对CEA 的线性检测范围为10−12 ～5×10−7 g/mL ，检测下限为0.2 pg/mL 。
此外，还考察了该传感器的重现性和稳定性，并进行了实际样品中CEA 的回收实验。
该传感器具有检测范围宽、检测限低且稳定性好的特点，在生物医学、临床诊断等方面具有潜在的应用价值。
关键词： 电化学免疫传感器；聚吡咯；聚多巴胺；癌胚抗原中图分类号： O632.6 文献标志码： AElectrochemical Immunosensor Based on Gold Nanoparticles/Polypyrrole-PolydopamineQU Chunbo 1, ZHANG Jingyi 1, NA Lixin 1, LUO Jing 2（1. Shanghai University of Medicine & Health Sciences, Shanghai 201318, China; 2. School of Chemical and MaterialEngineering, Jiangnan University, Wuxi 214122, Jiangsu, China ）AuCl −4Abstract: A novel ultrasensitive impedimetric immunosensor was constructed for the detection of carcino-embryonic antigen (CEA) using conductive and adhesive bio-inspired gold/polypyrrole-polydopamine nanocomposites as an immobilization matrix. A polypyrrole-polydopamine (PPy-PDA) complex was first prepared by the polymerization of pyrrole and dopamine, which was then blended with the chloroauric acid solution (HAuCl 4). The in-situ reduction of to gold nanoparticles (Au NPs) by polydopamine led to the successful preparation of gold/polypyrrole-polydopamine nanocomposites (Au/PPy-PDA). Au/PPy-PDA was characterized by Fourier transmission infrared (FT-IR) spectroscopy, scanning electronic microscopy (SEM) coupled with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and electrical conductivity test. The dispersion test and adhesion test showed that PPy-PDA possessed good dispersibility in water and outstanding adhesion performance.The electrochemical measurement showed that Au/PPy-PDA not only provided a highly stable and biocompatible matrix for 收稿日期： 2021-04-11基金项目： 国家自然科学基金（51573072）作者简介： 曲春波（1980—），山东青岛人，副教授，从事生物医用高分子的研究。
聚苯胺纳米复合材料用于癌症诊疗的研究进展
聚苯胺纳米复合材料用于癌症诊疗的研究进展作者：周学素程玉莹闫歌田启威杨仕平来源：《上海师范大学学报·自然科学版》2021年第06期摘要：共轭聚合物以其独特的结构和性能得到了广泛的关注.聚苯胺（PANI）纳米复合材料制备工艺简单、成本低廉、毒性低、易于功能化，从而在癌症治疗方面取得了巨大的进展.通过不同功能的化合物修饰制备的PANI纳米复合材料极大地拓宽了癌症治疗领域.基于PANI 纳米复合材料，文章总结了其在癌症诊疗领域的光热治疗、协同治疗、多模态成像引导治疗和智能响应治疗的研究进展，并分析了其发展趋势.关键词：聚苯胺（PANI）纳米复合材料; 光热治疗; 协同治疗; 多模态成像; 智能响应中图分类号： O 611.3 文献标志码： A 文章编号： 1000-5137（2021）06-0721-07Abstract： Conjugated polymers have attracted much attention due to their unique structure and properties. Polyaniline（PANI） nanocomposites have the advantages of simple preparation process， low cost， low toxicity， easy functionalization， etc.， and have made great progress in tumor treatment. PANI nanocomposites prepared by modifying different functional compounds have greatly broadened the field of tumor treatment. Based on PANI nanocomposites， this article reviews their research progress in photothermal therapy， collaborative therapy， multimodal imaging guided therapy， and intelligent response therapy in the field of cancer diagnosis and treatment， and analyzes its development trends.Key words： polyaniline（PANI） nanocomposite; photothermal therapy; synergy therapy; multimodal imaging; intelligent response0 引言癌症作为世界上高死亡率的疾病之一，一直以来都是人类面临的最严重的健康问题之一.在2018年，全世界因癌症死亡的人数就达到960万.目前在癌症临床治疗中应用比较多的是传统方法，包括手术、化学疗法和放射疗法.虽在杀死癌细胞方面具有明显效果，但传统疗法也会杀死正常细胞及组织，给病人带来副作用大、缺乏特异性等问题.光热疗法是一种通过外部刺激从而杀死癌细胞，侵入性小的微创疗法[1].由于近红外光具有很好的组织穿透能力，光能量可以充分传递到作用部位，光热疗法采用能够吸收近红外光的纳米材料，将光能转化为热能，从而在体内实现局部高温，杀死癌细胞，并且不损害其他正常组织[2].共轭聚合物是一类特殊的聚合物，存在π电子共轭主链和高度离域化的结构，具有很高的光热转换效率，可以作为近红外光诱导的光热转换纳米材料.目前，共轭聚合物已广泛用于癌症治疗的研究领域[3]，主要分为两大类：一类是有机共轭聚合物纳米粒子，例如聚吡咯（Pyy）、聚苯胺（PANI）、聚多巴胺[4]等;第二类是基于π共轭和离域电子的供体-受体（DA）体系设计的供体-受体共轭聚合物纳米粒子.共轭聚合物纳米粒子具有很高的光热转换效率，远远超过其他的纳米粒子，且具有优异的光稳定性和良好的生物降解性.聚苯胺掺杂后其离域轨道电子易发生迁移，导带与价带之间的能隙减小，导致紫外可见吸收峰发生红移.当受到近红外光（NIR）照射时，PANI价带中的电子将受激发，跃迁至导带，具有显著的光电转换效应，实现光热转换，使得PANI可作为诊疗一体化试剂进行癌症治疗[5].PANI具有制备工艺简单、成本低廉、毒性低，以及可调节的结构和表面形态，有增强肿瘤治疗的效果.本文主要概述了PANI纳米复合材料的制备和改性，以及其在肿瘤诊断领域的研究进展.1 PANI纳米复合材料的制备及改性1.1 制备PANI纳米粒子合成的常用方法有化学氧化聚合法[6-7].化学氧化法是在酸性条件下使用氧化剂将苯胺单体氧化聚合成PANI，广泛应用的氧化剂有过硫酸铵、过氧化氢、氯化铁、高锰酸钾[8]等.通过改变质子酸的种类、氧化剂、原料浓度、反应时间、反应环境等因素，获得不同结构和形貌的PANI纳米粒子，从而实现不同的功能.例如，LIU等[7]采用氧化铁作为氧化剂，并改变氧化剂与苯胺之间的浓度比，制备得到纳米梭状的PANI. MONDAL等[9]将掺杂剂改为芳族羧酸，并改变有机酸中的-COOH基团数目，获得不同长径比的管状PANI纤维，其吸附效果良好，可用于油水分离.1.2 表面改性对纳米粒子表面改性，可以减少材料在体内的聚集，降低细胞毒性，阻止免疫系统对材料的清除，延長材料在血液的循环周期等，从而实现功能化治疗癌症.由于纳米材料进入体内后，在其表面会形成蛋白冠，粒子破坏蛋白冠后被体内的免疫系统识别，并当作有害物质从体内清除，降低了治疗效果[10].表面改性可以掩盖纳米粒子或阻止蛋白冠的形成，延长PANI纳米粒子在血液中的循环时间，并到达作用部位，提高治疗效果[11].目前对PANI纳米材料的表面改性，主要通过物理吸附或采用共价键将配体结合在纳米颗粒表面等方式以实现其功能化.较常用于纳米颗粒改性的化合物是聚乙二醇.通过聚乙二醇改性可改善材料的亲水性，改变材料药代动力学效果，同时具有实现其他功能的优势[12].为了改善PANI在水中的分散性，WANG等[13]设计了一种核-壳结构的复合材料聚苯胺-聚吡咯烷酮（PANi@PVP），PVP作为空间稳定剂对PANI进行改性，在水中有优异的溶解性和良好的细胞相容性.LIU等[7]提出了一种分级靶向策略，设计了pH敏感的柠檬酸钠修饰的铜掺杂PANI 纳米梭（SC-VCR-CuPANI NSs），如图1所示，该材料在血液中呈负电，显示出增强的隐身效果，血液循环周期延长，且在肿瘤微酸环境中实现质子化，提高细胞内在化效果.通过这种分级靶向的策略，材料在血液中的循环半衰期从4.35 h增加到7.33 h，磁共振成像分辨率和信号强度得到显著提高.为了提高肿瘤的治疗效果，基于透明质酸（HA）可以特异性结合受体（CD44）靶向肿瘤细胞[14]， JIANG等[15]设计了一种水溶性透明质酸-杂交PANI纳米材料，靶向光热治疗肿瘤.通过细胞实验，材料可以针对性地杀死癌细胞HeLa和HCT-116，而对正常细胞HFF没有影响.将HA修饰的二氧化硅荧光纳米颗粒连接到PANI，在靶向肿瘤的同时，二氧化硅提供的荧光成像可以引导光热治疗.2 PANI纳米复合材料在肿瘤诊疗上的应用2.1 光热治疗PANI经掺杂后在近红外区（700～900 nm）有很强的吸收，PANI具有成为光热剂的可能[16].如图2所示，YANG等[5]首次报道了PANI在酸性条件下进行掺杂，具有有机光热剂的潜力.用808 nm，2.45 W·cm-2的NIR激光照射5 min，掺杂态PANI温度升高了54.8 ℃，采用相同条件，本征态PANI温度升高了15 ℃左右，表明了掺杂后的PANI光热效果明显.为评估PANI对癌细胞在体外和体内的光热消融能力，将本征态的PANI用上皮癌细胞A431处理后发现，PANI颜色从紫色变成绿色，并在808 nm NIR激光下照射，台盼蓝染色实验发现大量细胞被破坏.同样在体内实验中，经瘤内注射材料，用激光照射治疗后，肿瘤组织切片显示有严重的细胞损伤.这说明PANI可以在癌细胞中掺杂，并诱导产生光热效应，从而杀死癌细胞.2.2 协同治疗光热疗法是微创治疗技术，通过外部激光刺激富集到肿瘤部位的材料导致局部升温，致使细胞结构发生破坏，但研究表明：受制于纳米材料在肿瘤部位的富集程度及机体代谢的影响，光热治疗的效果并不佳，同时材料也会给机体带来一定的毒性.对于深部肿瘤，激光强度会由于深度而依赖性改变，这些因素迫使光热疗法同其他的疗法相结合，从而增强肿瘤治疗的效果，降低治疗对机体正常组织的损伤[17-18].将光热疗法和光动力疗法相结合，两种疗法均采用外部激光照射激发.光动力疗法是利用光敏剂和组织细胞中的氧气（O2）的共同存在，经激光照射产生活性氧（ROS），ROS会氧化生物大分子，从而破坏细胞结构，促使细胞死亡[19-20].由于肿瘤中低氧的限制，会降低光动力疗法的治疗效果，将光动力疗法和光热疗法相结合，可以提高整体治疗效果，同时光热疗法会促进血液的流动，提高肿瘤中的氧气浓度，得到1+1>2的效果.TAN等[21]合成了一种PANI包覆吲哚菁绿载银纳米复合材料（ICG-Ag@PANI），银/聚苯胺核壳纳米粒子（Ag@PANI）通过π-π堆积和疏水相互作用的方式负载光敏剂吲哚菁绿（ICG），实现单光触发的光热疗法和光动力疗法协同治疗.将光热剂与化疗药物结合，可控制药物在肿瘤部位的释放[22]，降低药物对正常细胞的损伤，协同化疗和光热疗法能很好地提高癌症治疗能力.结合药物的方法有两种：一是将光热剂同可载药的载体结合;二是将光热剂自身设计为药物载体.SILVA等[23]设计了装载5-FU的二甲基咪唑结合PANI纳米粒子（PANI@ZIF-8），在NIR和pH=5.2的缓冲溶液中，5-FU的累计释放量达到80%，PANI吸收NIR会促使温度的升高，增强了5-FU的释放，具有很好的化学光热效应.如图3所示，XIA等[24]采用多孔硅包覆阿霉素（DOX），并将PANI共价接枝到其表面，通过pH和NIR响应控制药物释放，多孔硅可降解为無毒氢氧化硅（Si（OH）4）排出体外，解决了光热剂不可生物降解所带来的长期毒性问题，化学与光热结合疗法展现了巨大的潜力.2.3 多模式成像引导治疗通过成像的方式来引导治疗可以有效地提高肿瘤治疗效率.掺杂态PANI在近红外区具有独特的光吸收特性，是一种优异的光声成像剂[25].光声成像是探测激光照射产生的光声信号后，产生组织分布图像的成像方式，具有高信噪比和高分辨率的优点[26].但是单一的成像依旧存在缺陷，尤其对深部肿瘤，光声成像对激光的强度存在依赖，激光过强会损伤正常的组织细胞.多模式成像方式引导治疗来提高治疗效果是目前研究的趋势.如图4所示，WANG等[27]制备一种PANI包覆二硫化钼（MoS2@PANI-PEG）量子点复合材料，MoS2量子点可产生强荧光，可用于体内成像的探针，同时MoS2是放射增敏剂，结合PANI的光热疗法和光声成像能力，协同增强癌症的治疗效果.2.4 智能响应治疗基于PANI易被质子酸掺杂和肿瘤微环境具有微酸性的特点，设计智能响应探针用于癌症治疗.由于肿瘤微酸性环境（pH为5.0～7.4）低于PANI掺杂要求的pH值（pH<3.0），限制了PANI在癌症治疗中光热治疗和光声成像的应用.JU等[28]合成了金/聚苯胺核壳纳米材料（Au@PANI），基于Au到PANI的电荷转移以及PANI掺杂过程诱导的电子传递效率的提高，Au@PANI在pH=6.5时即可实现掺杂，显示出优异的光热效应.但金离子在体内具有长期毒性，对人体会造成很大的危害.为提高智能治疗剂的治疗性能，如图5所示，LI等[29]采用牛血清白蛋白（BSA）包覆PANI，设计了BSA-PANI纳米粒子，可以实现肿瘤内源性触发的诊断和治疗，光热转换效率达到37%，且纳米粒子具有很好的生物相容性，降低体内毒性.目前对PANI纳米材料的表面改性，主要通过物理吸附或采用共价键将配体结合在纳米颗粒表面等方式以实现其功能化.较常用于纳米颗粒改性的化合物是聚乙二醇.通过聚乙二醇改性可改善材料的亲水性，改变材料药代动力学效果，同时具有实现其他功能的优势[12].为了改善PANI在水中的分散性，WANG等[13]设计了一种核-壳结构的复合材料聚苯胺-聚吡咯烷酮（PANi@PVP），PVP作为空间稳定剂对PANI进行改性，在水中有优异的溶解性和良好的细胞相容性.LIU等[7]提出了一种分级靶向策略，设计了pH敏感的檸檬酸钠修饰的铜掺杂PANI 纳米梭（SC-VCR-CuPANI NSs），如图1所示，该材料在血液中呈负电，显示出增强的隐身效果，血液循环周期延长，且在肿瘤微酸环境中实现质子化，提高细胞内在化效果.通过这种分级靶向的策略，材料在血液中的循环半衰期从4.35 h增加到7.33 h，磁共振成像分辨率和信号强度得到显著提高.为了提高肿瘤的治疗效果，基于透明质酸（HA）可以特异性结合受体（CD44）靶向肿瘤细胞[14]， JIANG等[15]设计了一种水溶性透明质酸-杂交PANI纳米材料，靶向光热治疗肿瘤.通过细胞实验，材料可以针对性地杀死癌细胞HeLa和HCT-116，而对正常细胞HFF没有影响.将HA修饰的二氧化硅荧光纳米颗粒连接到PANI，在靶向肿瘤的同时，二氧化硅提供的荧光成像可以引导光热治疗.2 PANI纳米复合材料在肿瘤诊疗上的应用2.1 光热治疗PANI经掺杂后在近红外区（700～900 nm）有很强的吸收，PANI具有成为光热剂的可能[16].如图2所示，YANG等[5]首次报道了PANI在酸性条件下进行掺杂，具有有机光热剂的潜力.用808 nm，2.45 W·cm-2的NIR激光照射5 min，掺杂态PANI温度升高了54.8 ℃，采用相同条件，本征态PANI温度升高了15 ℃左右，表明了掺杂后的PANI光热效果明显.为评估PANI对癌细胞在体外和体内的光热消融能力，将本征态的PANI用上皮癌细胞A431处理后发现，PANI颜色从紫色变成绿色，并在808 nm NIR激光下照射，台盼蓝染色实验发现大量细胞被破坏.同样在体内实验中，经瘤内注射材料，用激光照射治疗后，肿瘤组织切片显示有严重的细胞损伤.这说明PANI可以在癌细胞中掺杂，并诱导产生光热效应，从而杀死癌细胞.2.2 协同治疗光热疗法是微创治疗技术，通过外部激光刺激富集到肿瘤部位的材料导致局部升温，致使细胞结构发生破坏，但研究表明：受制于纳米材料在肿瘤部位的富集程度及机体代谢的影响，光热治疗的效果并不佳，同时材料也会给机体带来一定的毒性.对于深部肿瘤，激光强度会由于深度而依赖性改变，这些因素迫使光热疗法同其他的疗法相结合，从而增强肿瘤治疗的效果，降低治疗对机体正常组织的损伤[17-18].将光热疗法和光动力疗法相结合，两种疗法均采用外部激光照射激发.光动力疗法是利用光敏剂和组织细胞中的氧气（O2）的共同存在，经激光照射产生活性氧（ROS），ROS会氧化生物大分子，从而破坏细胞结构，促使细胞死亡[19-20].由于肿瘤中低氧的限制，会降低光动力疗法的治疗效果，将光动力疗法和光热疗法相结合，可以提高整体治疗效果，同时光热疗法会促进血液的流动，提高肿瘤中的氧气浓度，得到1+1>2的效果.TAN等[21]合成了一种PANI包覆吲哚菁绿载银纳米复合材料（ICG-Ag@PANI），银/聚苯胺核壳纳米粒子（Ag@PANI）通过π-π堆积和疏水相互作用的方式负载光敏剂吲哚菁绿（ICG），实现单光触发的光热疗法和光动力疗法协同治疗.将光热剂与化疗药物结合，可控制药物在肿瘤部位的释放[22]，降低药物对正常细胞的损伤，协同化疗和光热疗法能很好地提高癌症治疗能力.结合药物的方法有两种：一是将光热剂同可载药的载体结合;二是将光热剂自身设计为药物载体.SILVA等[23]设计了装载5-FU的二甲基咪唑结合PANI纳米粒子（PANI@ZIF-8），在NIR和pH=5.2的缓冲溶液中，5-FU的累计释放量达到80%，PANI吸收NIR会促使温度的升高，增强了5-FU的释放，具有很好的化学光热效应.如图3所示，XIA等[24]采用多孔硅包覆阿霉素（DOX），并将PANI共价接枝到其表面，通过pH和NIR响应控制药物释放，多孔硅可降解为无毒氢氧化硅（Si（OH）4）排出体外，解决了光热剂不可生物降解所带来的长期毒性问题，化学与光热结合疗法展现了巨大的潜力.2.3 多模式成像引导治疗通过成像的方式来引导治疗可以有效地提高肿瘤治疗效率.掺杂态PANI在近红外区具有独特的光吸收特性，是一种优异的光声成像剂[25].光声成像是探测激光照射产生的光声信号后，产生组织分布图像的成像方式，具有高信噪比和高分辨率的优点[26].但是单一的成像依旧存在缺陷，尤其对深部肿瘤，光声成像对激光的强度存在依赖，激光过强会损伤正常的组织细胞.多模式成像方式引导治疗来提高治疗效果是目前研究的趋势.如图4所示，WANG等[27]制备一种PANI包覆二硫化钼（MoS2@PANI-PEG）量子点复合材料，MoS2量子点可产生强荧光，可用于体内成像的探针，同时MoS2是放射增敏剂，结合PANI的光热疗法和光声成像能力，协同增强癌症的治疗效果.2.4 智能响应治疗基于PANI易被质子酸掺杂和肿瘤微环境具有微酸性的特点，设计智能响应探针用于癌症治疗.由于肿瘤微酸性环境（pH为5.0～7.4）低于PANI掺杂要求的pH值（pH<3.0），限制了PANI在癌症治疗中光热治疗和光声成像的应用.JU等[28]合成了金/聚苯胺核壳纳米材料（Au@PANI），基于Au到PANI的电荷转移以及PANI掺杂过程诱导的电子传递效率的提高，Au@PANI在pH=6.5时即可实现掺杂，显示出优异的光热效应.但金离子在体内具有长期毒性，对人体会造成很大的危害.为提高智能治疗剂的治疗性能，如图5所示，LI等[29]采用牛血清白蛋白（BSA）包覆PANI，设计了BSA-PANI纳米粒子，可以实现肿瘤内源性触发的诊断和治疗，光热转换效率达到37%，且纳米粒子具有很好的生物相容性，降低体内毒性.目前对PANI纳米材料的表面改性，主要通过物理吸附或采用共价键将配体结合在纳米颗粒表面等方式以实现其功能化.较常用于纳米颗粒改性的化合物是聚乙二醇.通过聚乙二醇改性可改善材料的亲水性，改变材料药代动力学效果，同时具有实现其他功能的优势[12].为了改善PANI在水中的分散性，WANG等[13]设计了一种核-壳结构的复合材料聚苯胺-聚吡咯烷酮（PANi@PVP），PVP作为空间稳定剂对PANI进行改性，在水中有优异的溶解性和良好的细胞相容性.LIU等[7]提出了一种分级靶向策略，设计了pH敏感的柠檬酸钠修饰的铜掺杂PANI 纳米梭（SC-VCR-CuPANI NSs），如图1所示，该材料在血液中呈负电，显示出增强的隐身效果，血液循环周期延长，且在肿瘤微酸环境中实现质子化，提高细胞内在化效果.通过这种分级靶向的策略，材料在血液中的循环半衰期从4.35 h增加到7.33 h，磁共振成像分辨率和信号强度得到显著提高.为了提高肿瘤的治疗效果，基于透明质酸（HA）可以特异性结合受体（CD44）靶向肿瘤细胞[14]， JIANG等[15]设计了一种水溶性透明质酸-杂交PANI纳米材料，靶向光热治疗肿瘤.通过细胞实验，材料可以针对性地杀死癌细胞HeLa和HCT-116，而对正常细胞HFF没有影响.将HA修饰的二氧化硅荧光纳米颗粒连接到PANI，在靶向肿瘤的同时，二氧化硅提供的荧光成像可以引导光热治疗.2 PANI纳米复合材料在肿瘤诊疗上的应用2.1 光热治疗PANI经掺杂后在近红外区（700～900 nm）有很强的吸收，PANI具有成为光热剂的可能[16].如图2所示，YANG等[5]首次报道了PANI在酸性条件下进行掺杂，具有有机光热剂的潜力.用808 nm，2.45 W·cm-2的NIR激光照射5 min，掺杂态PANI温度升高了54.8 ℃，采用相同条件，本征态PANI温度升高了15 ℃左右，表明了掺杂后的PANI光热效果明显.为评估PANI对癌细胞在体外和体内的光热消融能力，将本征态的PANI用上皮癌细胞A431处理后发现，PANI颜色从紫色变成绿色，并在808 nm NIR激光下照射，台盼蓝染色实验发现大量细胞被破坏.同样在体内实验中，经瘤内注射材料，用激光照射治疗后，肿瘤组织切片显示有严重的细胞损伤.这说明PANI可以在癌细胞中掺杂，并诱导产生光热效应，从而杀死癌细胞.2.2 协同治疗光热疗法是微创治疗技术，通过外部激光刺激富集到肿瘤部位的材料导致局部升温，致使细胞结构发生破坏，但研究表明：受制于纳米材料在肿瘤部位的富集程度及机体代谢的影响，光热治疗的效果并不佳，同时材料也会给机体带来一定的毒性.对于深部肿瘤，激光强度会由于深度而依赖性改变，这些因素迫使光热疗法同其他的疗法相结合，从而增强肿瘤治疗的效果，降低治疗对机体正常组织的损伤[17-18].将光热疗法和光动力疗法相结合，两种疗法均采用外部激光照射激发.光动力疗法是利用光敏剂和组织细胞中的氧气（O2）的共同存在，经激光照射产生活性氧（ROS），ROS会氧化生物大分子，从而破坏细胞结构，促使细胞死亡[19-20].由于肿瘤中低氧的限制，会降低光动力疗法的治疗效果，将光动力疗法和光热疗法相结合，可以提高整体治疗效果，同时光热疗法会促进血液的流动，提高肿瘤中的氧气浓度，得到1+1>2的效果.TAN等[21]合成了一种PANI包覆吲哚菁绿载银纳米复合材料（ICG-Ag@PANI），银/聚苯胺核壳纳米粒子（Ag@PANI）通过π-π堆积和疏水相互作用的方式负载光敏剂吲哚菁绿（ICG），实现单光触发的光热疗法和光动力疗法协同治疗.将光热剂与化疗药物结合，可控制药物在肿瘤部位的释放[22]，降低药物对正常细胞的损伤，协同化疗和光热疗法能很好地提高癌症治疗能力.结合药物的方法有两种：一是将光热剂同可载药的载体结合;二是将光热剂自身设计为药物载体.SILVA等[23]设计了装载5-FU的二甲基咪唑结合PANI纳米粒子（PANI@ZIF-8），在NIR和pH=5.2的緩冲溶液中，5-FU的累计释放量达到80%，PANI吸收NIR会促使温度的升高，增强了5-FU的释放，具有很好的化学光热效应.如图3所示，XIA等[24]采用多孔硅包覆阿霉素（DOX），并将PANI共价接枝到其表面，通过pH和NIR响应控制药物释放，多孔硅可降解为无毒氢氧化硅（Si（OH）4）排出体外，解决了光热剂不可生物降解所带来的长期毒性问题，化学与光热结合疗法展现了巨大的潜力.2.3 多模式成像引导治疗通过成像的方式来引导治疗可以有效地提高肿瘤治疗效率.掺杂态PANI在近红外区具有独特的光吸收特性，是一种优异的光声成像剂[25].光声成像是探测激光照射产生的光声信号后，产生组织分布图像的成像方式，具有高信噪比和高分辨率的优点[26].但是单一的成像依旧存在缺陷，尤其对深部肿瘤，光声成像对激光的强度存在依赖，激光过强会损伤正常的组织细胞.多模式成像方式引导治疗来提高治疗效果是目前研究的趋势.如图4所示，WANG等[27]制备一种PANI包覆二硫化钼（MoS2@PANI-PEG）量子点复合材料，MoS2量子点可产生强荧光，可用于体内成像的探针，同时MoS2是放射增敏剂，结合PANI的光热疗法和光声成像能力，协同增强癌症的治疗效果.2.4 智能响应治疗基于PANI易被质子酸掺杂和肿瘤微环境具有微酸性的特点，设计智能响应探针用于癌症治疗.由于肿瘤微酸性环境（pH为5.0～7.4）低于PANI掺杂要求的pH值（pH<3.0），限制了PANI在癌症治疗中光热治疗和光声成像的应用.JU等[28]合成了金/聚苯胺核壳纳米材料（Au@PANI），基于Au到PANI的电荷转移以及PANI掺杂过程诱导的电子传递效率的提高，Au@PANI在pH=6.5时即可实现掺杂，显示出优异的光热效应.但金离子在体内具有长期毒性，对人体会造成很大的危害.为提高智能治疗剂的治疗性能，如图5所示，LI等[29]采用牛血清白蛋白（BSA）包覆PANI，设计了BSA-PANI纳米粒子，可以实现肿瘤内源性触发的诊断和治疗，光热转换效率达到37%，且纳米粒子具有很好的生物相容性，降低体内毒性.目前对PANI纳米材料的表面改性，主要通过物理吸附或采用共价键将配体结合在纳米颗粒表面等方式以实现其功能化.较常用于纳米颗粒改性的化合物是聚乙二醇.通过聚乙二醇改性可改善材料的亲水性，改变材料药代动力学效果，同时具有实现其他功能的优势[12].为了改善PANI在水中的分散性，WANG等[13]设计了一种核-壳结构的复合材料聚苯胺-聚吡咯烷酮（PANi@PVP），PVP作为空间稳定剂对PANI进行改性，在水中有优异的溶解性和良好的细胞相容性.LIU等[7]提出了一种分级靶向策略，设计了pH敏感的柠檬酸钠修饰的铜掺杂PANI 纳米梭（SC-VCR-CuPANI NSs），如图1所示，该材料在血液中呈负电，显示出增强的隐身效果，血液循环周期延长，且在肿瘤微酸环境中实现质子化，提高细胞内在化效果.通过这种分级靶向的策略，材料在血液中的循环半衰期从4.35 h增加到7.33 h，磁共振成像分辨率和信号强度得到显著提高.为了提高肿瘤的治疗效果，基于透明质酸（HA）可以特异性结合受体（CD44）靶向肿瘤细胞[14]， JIANG等[15]设计了一种水溶性透明质酸-杂交PANI纳米材料，靶向光热治疗肿瘤.通过细胞实验，材料可以针对性地杀死癌细胞HeLa和HCT-116，而對正常细胞HFF没有影响.将HA修饰的二氧化硅荧光纳米颗粒连接到PANI，在靶向肿瘤的同时，二氧化硅提供的荧光成像可以引导光热治疗.2 PANI纳米复合材料在肿瘤诊疗上的应用2.1 光热治疗PANI经掺杂后在近红外区（700～900 nm）有很强的吸收，PANI具有成为光热剂的可能[16].如图2所示，YANG等[5]首次报道了PANI在酸性条件下进行掺杂，具有有机光热剂的潜力.用808 nm，2.45 W·cm-2的NIR激光照射5 min，掺杂态PANI温度升高了54.8 ℃，采用相同条件，本征态PANI温度升高了15 ℃左右，表明了掺杂后的PANI光热效果明显.为评估PANI对癌细胞在体外和体内的光热消融能力，将本征态的PANI用上皮癌细胞A431处理后发现，PANI颜色从紫色变成绿色，并在808 nm NIR激光下照射，台盼蓝染色实验发现大量细胞被破坏.同样在体内实验中，经瘤内注射材料，用激光照射治疗后，肿瘤组织切片显示有严重的细胞损伤.这说明PANI可以在癌细胞中掺杂，并诱导产生光热效应，从而杀死癌细胞.。
金属有机框架材料ZIF8的合成机理研究
金属有机框架材料ZIF8的合成机理研究一、本文概述金属有机框架材料（Metal-Organic Frameworks，简称MOFs）是一类由金属离子或金属离子簇与有机配体通过配位键自组装形成的具有高度有序多孔结构的晶体材料。
由于其独特的结构和性质，MOFs在气体储存与分离、催化、传感器、药物传递等领域展现出巨大的应用潜力。
其中，沸石咪唑酯骨架材料（Zeolitic Imidazolate Frameworks，简称ZIFs）是MOFs家族中的重要一员，其结构类似于传统的硅铝酸盐沸石，但具有更高的可设计性和可调变性。
ZIF-8，作为ZIFs系列中的一员，由锌离子与2-甲基咪唑配体构成，具有类似于沸石的高比表面积、高孔容和良好的化学稳定性。
因此，ZIF-8在气体吸附与存储、催化、离子交换和药物传递等领域受到广泛关注。
然而，关于ZIF-8的合成机理，尽管已有大量研究，但仍存在许多争议和未解之谜。
本文旨在深入探讨ZIF-8的合成机理，通过系统综述和分析已有的研究成果，结合实验研究和理论计算，揭示ZIF-8形成的热力学和动力学过程，以及影响其结构和性能的关键因素。
本文还将探讨ZIF-8合成过程中的调控策略，以期为实现ZIF-8的可控合成和优化其性能提供理论依据和指导。
通过本文的研究，我们期望能够为金属有机框架材料的合成和应用提供新的思路和方法。
二、文献综述金属有机框架材料（MOFs）作为一类新型多孔材料，自其问世以来，在气体存储、分离、催化、药物输送和传感器等领域展现出巨大的应用潜力。
其中，沸石咪唑酯骨架材料（ZIFs）作为MOFs的一个重要子类，因其具有良好的化学稳定性、高比表面积和独特的孔结构，受到了广泛关注。
ZIF-8，作为ZIFs家族中的一员，因其合成方法简单、结构稳定且易于功能化改性，已成为研究热点之一。
关于ZIF-8的合成机理，众多学者进行了深入研究。
早期的研究主要集中在探索合成条件对ZIF-8结构和性能的影响。
金属有机框架材料研究进展
金属有机框架材料研究进展金属有机框架材料（MOFs）是一类由金属离子与有机配体通过配位键连接而组成的晶态材料。
自1999年首次被报道以来，金属有机框架材料在材料科学领域引起了广泛的关注。
其特有的结构和独特的性能使其在催化、气体吸附、分离、存储、传感等领域具有潜在的应用价值。
金属有机框架材料的合成方法多种多样，包括溶剂热法、水热法、溶剂挥发法等。
这些方法有效地控制了MOFs的晶体形貌和尺寸。
此外，还可以通过改变金属离子和有机配体的选择来调节MOFs的孔径和结构，以满足不同应用的需求。
在催化领域，金属有机框架材料展示出良好的催化活性和选择性。
MOFs的孔道结构可以提供高度可调控的活性位点，提高催化反应速率。
同时，通过改变金属离子和有机配体的组成和结构，可以调节MOFs的催化性能，实现对不同反应的优化。
在气体吸附和储存方面，MOFs具有出色的吸附性能。
MOFs的多孔结构提供了巨大的表面积和丰富的孔道空间，可以有效地吸附气体分子。
例如，许多MOFs展示出对CO2的高度选择性吸附能力，有望应用于碳捕获和储存技术。
金属有机框架材料还在气体分离和储存方面显示出很大的潜力。
MOFs的孔道结构可以通过调整孔径和孔隙性质来选择性地吸附和分离不同大小和形状的气体分子。
这使得MOFs在气体分离、气体存储和气体传感等领域具有广阔的应用前景。
此外，金属有机框架材料还具有良好的光学和电学性能。
MOFs的孔道和金属离子可以用于吸附和传导电子，具有潜在的电池和传感器应用。
另外，一些MOFs还可以通过改变金属离子和有机配体的选择来调节其光学性质，用于光电器件的制备。
然而，虽然金属有机框架材料在许多领域显示出卓越的应用潜力，但其实际应用还面临一些挑战。
首先，MOFs的稳定性问题限制了其在实际环境中的应用。
一些MOFs在湿度或温度变化等条件下容易失去晶体结构，降低其性能。
其次，MOFs的制备成本较高，生产规模较小，限制了其商业化生产和大规模应用。
武汉大学热流科学与交叉技术研究所在《纳米快报》和《德国应用化学》发表最新研究成果
武汉大学热流科学与交叉技术研究所在《纳米快报》和《德国
应用化学》发表最新研究成果
佚名
【期刊名称】《膜科学与技术》
【年(卷),期】2024(44)2
【摘要】近日,国际著名期刊《纳米快报》(Nano Letters)在线发表武汉大学热流科学与交叉技术研究所刘抗教授课题组研究成果,论文题为《高突破压力水凝胶实现高浓废水的超稳定处理》(High Breakthrough Pressure in Hydrogels Enabled Ultrastable Treatment of Hypersaline Wastewaters).武汉大学为第一通讯单位,动力与机械学院硕士生马艳妮、博士生庾泽华为论文共同第一作者,刘抗教授为通讯作者.
【总页数】1页(P124-124)
【正文语种】中文
【中图分类】G64
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金纳米棒在生化分析及癌症治疗中的应用
金纳米棒在生化分析及癌症治疗中的应用摘要：金纳米棒作为一种新型的各向异性纳米材料，由于其独特的光学和光热性能，近几年受到科研人员的大力关注。
与球形纳米颗粒不同，金纳米棒显示出两个特征的横向和纵向表面等离子体吸收峰。
它能够在荧光共振能量转移测定中用作能量受体或将光转化为热能用于光热治疗。
特别地，金纳米棒的可控组装能引起其光学性质发生改变，使其特别适用于检测各种分析物。
金纳米棒在细胞成像和癌症治疗领域的应用，吸引了科学家们强烈的兴趣。
从而推动了金纳米棒的进一步发展，本篇文章总结了近年来金纳米棒及其组装体在生化分析及癌症治疗中的应用。
关键词：金纳米棒；组装；生化分析；光热治疗。
0 前言从上世纪到现在，金纳米粒子一直是纳米科学领域的研究热点。
1990年马丁集团通过电化学还原与棒状“硬模板”法合成了金纳米棒，这为我们研究金纳米棒提供了机会[1]。
1997年，王小组采用十六烷基三甲基溴化铵作为表面活性剂采用电化学方法合成了高分散性的金纳米棒溶液[2]。
直到2001年，Murphy和他的同事们发明了种子介导湿化学合成技术，这种合成方法简单方便，极大地促进了高纵横比金棒的合成[3]。
随后，El-Sayed组使用CTAB-包被的单晶种子代替了柠檬酸盐包被的双晶晶种，这大大提高了合成金纳米棒实验的重现性和产量（产率超过95％）[4]。
到目前为止，金纳米棒的合成技术已经相当成熟，但合成机制仍然存在争议[5]。
已经提出了使用混合表面活性剂为软模板采用电化学还原法合成金棒的机制。
还有一些研究人员认为在金棒的合成过程中，CTAB 胶束本质上是棒状的，使得金棒以此为软模板生长。
尽管已知CTAB在特定的条件下能形成棒状胶束，但不清楚棒状胶束在合成条件下是否也形成了[6]。
然而，Murphy 及其合作者认为CTAB分子偏向于优先物理吸附到金棒的长轴上。
因此，目前关于其生长机制存在许多争议[7]。
1现在，对金棒的研究兴趣主要集中在组装和应用方面（包括传感，成像和治疗癌症）[8]。
纳米药物载体在癌症治疗中的应用
纳米药物载体在癌症治疗中的应用癌症，这个令人闻之色变的疾病，一直以来都是医学界面临的重大挑战。
传统的癌症治疗方法，如手术、化疗和放疗，虽然在一定程度上能够控制病情，但往往伴随着严重的副作用和有限的治疗效果。
近年来，纳米技术的迅速发展为癌症治疗带来了新的希望，纳米药物载体作为一种创新的治疗策略，正逐渐成为癌症治疗领域的研究热点。
纳米药物载体是指粒径在 1 1000 纳米之间的药物输送系统，它们能够将药物有效地包裹或吸附在其内部或表面，并通过特定的机制将药物输送到肿瘤组织。
与传统的药物制剂相比，纳米药物载体具有许多显著的优势。
首先，纳米药物载体能够提高药物的溶解性和稳定性。
许多抗癌药物在水中的溶解性较差，这限制了它们在体内的应用。
通过将这些药物包裹在纳米载体中，可以改善其溶解性，从而提高药物的生物利用度。
同时，纳米载体还能够保护药物免受体内环境的影响，如酶的降解和 pH 值的变化，从而延长药物的半衰期。
其次，纳米药物载体具有良好的靶向性。
肿瘤组织具有一些特殊的生理特征，如高通透性和滞留效应（EPR 效应）。
纳米载体可以利用这些特征，被动地聚集在肿瘤部位。
此外，还可以通过在纳米载体表面修饰特定的配体，如抗体、多肽等，实现主动靶向，使药物更精准地作用于肿瘤细胞，减少对正常组织的损伤。
再者，纳米药物载体能够实现药物的控释。
通过合理设计纳米载体的结构和组成，可以控制药物在体内的释放速度和时间，从而达到长效治疗的效果。
这不仅能够减少给药次数，提高患者的依从性，还能够降低药物的毒副作用。
目前，常见的纳米药物载体主要包括脂质体、聚合物纳米粒、无机纳米材料等。
脂质体是由磷脂双分子层组成的封闭囊泡，具有良好的生物相容性和低毒性。
它们可以将水溶性和脂溶性药物同时包裹在内部，通过改变脂质体的组成和表面性质，可以实现不同的药物释放特性和靶向性。
聚合物纳米粒通常由可生物降解的聚合物材料制成，如聚乳酸羟基乙酸共聚物（PLGA）、聚己内酯（PCL）等。
金属有机框架材料作为药物载体的研究进展
金属－有机框架材料作为药物载体的研究进展罗小莉胡德辉朱陈斌（广西中医药大学，广西南宁530200）【摘要】金属－有机框架（metal-organic frameworks，简称MOFs）材料因其独特的结构，在性能研究上备受研究人员的青睐，尤其在药物负载与控释方面因具有潜在应用价值而吸引人们的关注。
与传统的药物载体相比，金属-有机框架材料作为药物载体具有诸多优点，例如稳定性好、疗效佳、靶向性强、毒副反应小、合成简单等等，因此在临床医学方面具有很大的应用前景。
文章就金属-有机框架材料作为药物载体及其载药性能的研究做一综述，为其作为药物载体深入研究提供理论参考。
【关键词】金属－有机框架；药物；载体；综述【中图分类号】TQ46【文献标识码】A【文章编号】1008-1151(2019)01-0009-03 Research Progress of Metal-organic Frameworks as Drug Carriers Abstract: Metal-organic framework (MOFs) materials are favored by scientists for their unique structure, especially for their potential application value in drug loading and controlled release. Compared with traditional drug carriers, MOFs materials have many advantages, such as better stability, better curative effect, stronger targeting, smaller toxic and side effects and easier synthesis, etc. Therefore, they have great application prospect in clinical medicine. This paper reviews the research progress of MOFs materials as drug carriers and their drug carrying properties, which provides theoretical reference for the further research of MOFs that are as drug carriers.Key words: metal-organic frameworks; drug; carriers; review将金属－有机框架材料作为药物载体的研究已经成为当前科学界研究的热点。
纳米金属有机框架材料的合成与应用研究
纳米金属有机框架材料的合成与应用研究纳米金属有机框架（nano-metal organic frameworks, NMOF）材料是由金属离子和有机配体通过配位键连接形成的一类功能性晶体材料。
它们具有高比表面积、可调控的孔径和异质金属中心等特点，为分子吸附、催化、传感和储能等领域提供了广阔的应用前景。
本文旨在综述纳米金属有机框架材料的合成方法和主要应用研究。
纳米金属有机框架材料的合成主要包括湿法和干法两种方法。
湿法合成方法多采用溶剂热法、水热法和溶剂挥发法等，通过调节金属离子和有机配体的比例和反应条件，可以得到具有不同结构和性质的纳米金属有机框架材料。
干法合成方法多采用热解法和机械合成法，通过高温热解或机械力作用使金属离子和有机配体发生反应，形成纳米金属有机框架材料。
对纳米金属有机框架材料的应用研究主要集中在催化、分离和传感等领域。
首先，纳米金属有机框架材料在催化领域具有重要的应用潜力。
其高比表面积和可调控的孔径结构可以提高催化活性和选择性，广泛应用于氧还原、氢气催化剂以及催化剂载体等领域。
其次，纳米金属有机框架材料还可以应用于分离技术。
其高比表面积和孔径结构可以用于分子吸附、分子筛和离子交换等分离过程，广泛应用于气体分离、液体分离和离子交换等领域。
此外，纳米金属有机框架材料在传感领域也具有潜在应用。
其可调控的孔径结构可以用于吸附和检测小分子、离子和生物分子等，广泛应用于环境监测、生物传感和医学诊断等领域。
纳米金属有机框架材料的合成与应用研究还存在一些挑战和亟待解决的问题。
首先，需要进一步研究控制纳米金属有机框架材料的尺寸、形貌和孔径结构等，以满足不同应用领域的需求。
其次，需要开发高效的纳米金属有机框架材料合成方法，以提高合成效率和减少合成成本。
此外，需要进一步研究纳米金属有机框架材料的稳定性和可重复性，在实际应用中克服其易受湿度、温度和化学物质等因素影响的问题。
综上所述，纳米金属有机框架材料作为一种新型晶体材料，具有广泛的应用前景。
有机纳米材料在肿瘤光热治疗中的应用研究
有机纳米材料在肿瘤光热治疗中的应用研究本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！在癌症治疗中，传统的手术疗法、放射疗法和化学疗法会伤害到体内正常的组织以及带来一些其他的副作用。
近年来，新的治疗手段如利用近红外光热转换的光热治疗(PTT)己经开始被研究应用于癌症治疗。
光热治疗的基本原理是在激光照射条件下，利用光热转换产生的高热量来破坏、消除癌细胞，其中，在癌细胞位点上较强的近红外光学吸收以及高的光热转换效率是光热治疗能否成功实施的关键。
相对于传统的肿瘤治疗方法，光热治疗表现出很多优势，例如，精确性、可控性、高效性以及对正常组织的低副作用等。
目前广泛研究的光热材料主要包括无机材料以及有机材料。
无机材料主要集中在以金、银、把为基础的新型金属纳米颗粒以及以铜为基础的半导体纳米材料。
以碳为基础的石墨烯、碳管也是无机光热材料的一大类。
但是这些无机材料在作为光热治疗材料时也存在着不可忽略的问题，如金属纳米离子的生物代谢差、长期毒性以及碳纳米材料诱发的毒性反应。
鉴于这些原因，有机光热试剂因其良好的生物相容性、光学稳定性、较高的光热转化效率脱颖而出成为新型光热试剂。
1有机小分子聚集体近年来，对把一些含有发色团并且在近红外区域有较强的光吸收的有机小分子应用于肿瘤的光热治疗的研究引起了广泛的关注。
单纯的有机小分子应用于光热治疗存在着一些不可避免的问题，如热作用下其光学性质不稳定、易发生光漂白以及通过静脉给药之后药物很快会被排出体外等。
但是，研究人员发现当这些小分子与其他高分子以聚集体形式存在形成纳米胶束或者囊泡时，可以有效地提高有机小分子的稳定性。
吲哚菁绿是美国食品和药物管理局批准的可以用于临床近红外成像的有机小分子，同时它也是一种理想的光热试剂。
但是，它在一定浓度下会发生团聚从而使其水溶性较差，另外它会非特异性吸附在蛋白上，这些缺点限制了它在光热治疗中的应用。
金属有机框架材料对水体中重金属离子去除性能及机理的研究进展
材料研究与应用 2024，18（2）：309‐328Materials Research and ApplicationEmail ：clyjyyy@http ：//mra.ijournals.cn 金属有机框架材料对水体中重金属离子去除性能及机理的研究进展杨强1,王仁娟1,黄博文1,鲁浩1,范绎蒙1,孔赟1,2*（1.长江大学资源与环境学院，湖北 武汉 430100； 2.西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室，陕西 西安 710048）摘要： 工业化进程的加快导致全球环境污染日趋严峻，尤其是铬、砷、铅、汞、镉、锌、铜及镍等重金属污染极为显著。
重金属在水体中多以离子态存在，难以生物降解，将对生态环境和人类健康构成巨大威胁，因此寻求经济、高效的重金属去除方法刻不容缓。
水体中重金属去除的方法主要包括离子交换、混凝沉淀、氧化还原、吸附、膜过滤及电渗析等，其中吸附法具有成本低廉、操作简单和适应性强等诸多优点，被认为是去除水体中重金属的优选方法之一。
金属有机框架材料（MOFs ），因其比表面积大、孔隙率高、活性位点丰富、可调节性强及热/化学稳定性高等特性，被广泛应用于去除水体中的重金属。
重点综述了MOFs 及其复合材料对铬、砷、铅、汞、镉、锌、铜及镍重金属离子的去除性能，分析了MOFs 初始浓度、重金属离子浓度、接触时间、pH 值、温度及干扰离子等因素对重金属去除效果的影响。
同时，明确了MOFs 去除重金属离子的机理。
其主要作用机理为吸附、沉淀及氧化还原，其中吸附分为物理吸附和化学吸附，物理吸附主要包括静电引力、扩散作用和范德华力，化学吸附主要包括开放金属位点/配位作用、酸碱作用及氢键作用，而沉淀或者氧化还原伴随在吸附过程中。
此外，对今后MOFs 材料在重金属污染防治领域的研究方向及潜在应用进行了展望，以期为MOFs 材料在环境污染修复领域的研究和应用提供理论基础。
关键词： 金属有机框架材料；重金属离子；吸附去除效果；最大吸附量；吸附去除机理；影响因素；水处理；研究进展中图分类号：X703 文献标志码： A 文章编号：1673-9981（2024）02-0309-20引文格式：杨强，王仁娟，黄博文，等.金属有机框架材料对水体中重金属离子去除性能及机理的研究进展［J ］.材料研究与应用，2024，18（2）：309-328.YANG Qiang ，WANG Renjuan ，HUANG Bowen ，et al.Research Progress on the Removal Performances and Mechanisms of Heavy Metal Ions from Aquatic Environments with MOFs ［J ］.Materials Research and Application ，2024，18（2）：309-328.0 引言工业化进程的加快导致全球环境污染日趋严峻，尤其是铬、砷、铅、汞、镉、锌、铜、镍等重金属污染极为显著［1-2］。
金属框架纳米复合材料在难降解废水处理中的应用
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生物化工
2021 年
附剂，其有效地结合了纳米材料的吸附效率和聚合物 的吸附能力 [2]，在吸附分离或净化中起着重要作用。 MOFs 材料在吸附上的优势已经得到证实 [21]，其吸附 机 理 主 要 有 π-π 共 轭 [22-23]、酸 碱 共 轭 [24]、静 电 作 用 [25]、氢键 [26]、金属配位以及疏水作用等 。 [27]
甲基橙（MO）等。如图 1 所示，当金属框架复合材料 暴露在光源下时，会产生空穴和光生电子，二者迁移
过 10 次 循 环 重 复 使 用 对 MO 和 4-NP 具 有 90% 以 上的催化活性。杨道林等 [19] 通过共沉淀法分步合
到复合材料表面后，发生复合，并分别与材料表面的 污染物发生氧化还原反应。空穴的氧化能力强，激发 材料表面水分子或 OH- 形成羟基自由基；再由光生
的比表面积，为 809 m2/g；在高达 470 ℃的温度下，复 合材料的重量损失低于 MOF。复合材料的较大表面 积使其具有更好的吸附效率，当用于去除废水中的铅 （462.5mg/kg）时，其吸附效率达到 92% 左右。这些 结果显示了新型纳米复合材料在吸附法除铅方面的
相比于其他材料，MOFs 材料具有比表面积大、 潜在应用。
金属有机骨架（MOFs）作为一类由无机金属离 子与有机配体通过自组装而成的三维晶态无机 - 有 机杂化多孔网状结构材料 [4-6]，是与刚性或半刚性有
而这些常规的工艺存在产生有毒污泥、对溶液的 pH 值敏感性高、腐蚀性强等缺陷 [2]。
机桥接配体连接形成的、带一定空腔的配位聚合物。 MOFs 作为一类新型多孔材料 [7]，具有功能性强、比表
一般来说，固体吸附剂对污染物的吸附主要有 3 个
氧化反应
一种用于口服蛋白质给药的金属有机框架纳米粒子及其制备方法[发明专利]
![一种用于口服蛋白质给药的金属有机框架纳米粒子及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/d87b482ebb1aa8114431b90d6c85ec3a87c28b80.png)
专利名称：一种用于口服蛋白质给药的金属有机框架纳米粒子及其制备方法
专利类型：发明专利
发明人：田间,邹俊捷
申请号：CN202210112750.2
申请日：20220129
公开号：CN114344484A
公开日：
20220415
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种用于口服蛋白质给药的金属有机框架纳米粒子及其制备方法，属于药剂学技术领域。
本发明提供的金属有机框架纳米粒子可促进分子量至多为10000道尔顿的蛋白质/多肽的口服吸收。
该金属有机框架纳米粒子通过疏水相互作用将纳米级的耐酸性金属有机框架装载小分子蛋白质/多肽药物，并在表面修饰靶向分子制备而成。
多孔的耐酸性金属有机框架表现出对于蛋白质的高载药能力，强保护性，并在体内表现出良好的生物相容性和缓控释动力学。
靶向分子可以靶向肠上皮细胞膜上的受体，克服蛋白质在肠上皮细胞层渗透效率极低的问题，提高蛋白质的口服生物利用度。
本发明制备方法简便，生产成本低，有望实现无痛、控释、便捷的蛋白质口服给药。
申请人：武汉大学
地址：430072 湖北省武汉市武昌区珞珈山武汉大学
国籍：CN
代理机构：武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：常海涛
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液态金属纳米机器人成为癌症“终结者”
望治疗癌症，但是长久以来一直没有实质上的突破。最 近，一项由北卡罗莱纳州立大学（NCSU）的研究人员研 发的新技术可能成为癌症的终结者。
研究人员研发了一种用新型液态金属制成的纳米机器人 “纳米终结者”。这种机器人能够有效地携带药物，并 消灭癌变细胞。在该项研究的过程中，北
最后将有可能进行临床试验。
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超声波塑料焊接机 ty7镓铟合金。而且， 他们曾经使用镓铟合金制作出可变形的机器人，向可变 形的电子科技迈进了一步。在使用液态金
属镓铟合金对抗癌症的方面，由生物学工程项目助理教 授顾臻（ZhenGu）领导的NCSU研究小组使用了由镓铟合 金与两种高分子聚合物配体混
合制成的溶液。对该溶液进行超声波处理，然后液态金 属就分散成细小的液珠，每粒液珠直径约为100纳米。在 液珠分开后，两个聚合物配体将会紧
紧吸附至液珠表面，与此同时，表面的一层氧化皮开始 形成。这些混合物聚在一起，避免了液珠融合成更大的 液珠。随后将常用的化疗药物阿霉素混合
至溶液当中。一种聚合物配体会吸收这种药物并将它包 裹在里面，而另一种聚合物配体就是有针对性的吸附癌 变细胞，并将它们绑定在配体表面，然后
高效准确地消灭癌变细胞。在对小鼠的实验中，该研究 小组将“纳米终结者”注入到小鼠的血液中。可以发现 癌变细胞被纳米液珠吸收，由于细胞的酸
性很高，使液珠的氧化表皮破裂，这反过来释放出聚合 物配体和阿霉素，从而从内部攻击癌变细胞。研究团队 报告称，相比仅使用阿霉素进行化疗，这
种新技术在抑制卵巢癌生长上拥有“相当显著的效果”。 此外，研究人员表示，液态金属溶解时释放出的镓离子 对进一步提高抗癌药物的药效也有帮助
新型纳米多孔材料
新型纳米多孔材料新型纳米多孔材料是一类具有高度有序的纳米级孔道结构的材料，这些材料通常具有高比表面积、优异的物理和化学稳定性以及可调节的孔径大小等特点。
它们在催化、吸附、分离、传感、能源存储与转换等领域展现出广泛的应用前景。
以下是几种新型纳米多孔材料的研究进展和应用方向：1.金属-有机框架材料（Metal-Organic Frameworks, MOFs）：MOFs是由金属离子和有机配体通过配位键连接而成的多孔材料，具有极高的比表面积和可设计的孔结构。
MOFs在气体存储、催化、药物输送等方面有潜在应用。
2.共价有机框架材料（Covalent Organic Frameworks, COFs）：COFs是由轻元素（如碳、氢、氧、氮等）通过共价键连接而成的多孔材料，具有稳定的骨架结构和可调的孔径。
COFs在气体分离、传感、光电材料等方面表现出良好的性能。
3.碳基纳米多孔材料：如多孔碳、碳纳米管、石墨烯等，这些材料具有良好的导电性和化学稳定性，在能源存储（如超级电容器和锂离子电池）和催化领域有广泛应用。
4.介孔硅基材料：如MCM-41、SBA-15等，这些材料具有规则排列的孔道结构，可用于催化剂载体、吸附剂和分离材料等。
5.有机无机杂化材料：这类材料结合了有机材料和无机材料的优点，具有多功能的性质，适用于催化、药物释放和光电应用。
随着材料科学和纳米技术的不断发展，新型纳米多孔材料的合成方法也在不断改进，包括溶剂热合成、微波辅助合成、模板合成等。
这些方法有助于精确控制材料的结构和性质，以满足特定的应用需求。
在未来，新型纳米多孔材料的研究将继续聚焦于提高材料的性能、降低成本、扩大规模生产和实现工业化应用。
同时，环境友好和可持续发展的材料也将成为研究的重要方向。
金纳米簇信号放大的电化学免疫传感器
金纳米簇信号放大的电化学免疫传感器
刘红英;朱俊杰
【期刊名称】《分析化学》
【年(卷),期】2013(41)5
【摘要】通过抗原抗体的特异性识别作用以及金纳米簇(AuNCs)探针和金标银染的双重信号放大作用,构建了一种新的电化学免疫传感器,对人的免疫球蛋白(IgG)进行了检测.受贻贝分泌的黏附蛋白启示,首先将聚多巴胺薄膜修饰在铟锡氧化物电极(ITO)上,并对一抗抗体进行固定,通过观察电化学阻抗的变化来监控免疫传感器的构建过程.将待检测的IgG抗原组装在该电极上并与AuNCs标记的二抗反应,最后经银染反应,用溶出伏安法对IgG的含量进行定量检测,其灵敏度达到0.5 ng/L.该方法可应用于实际血清样品中IgG含量的测定.
【总页数】6页(P658-663)
【作者】刘红英;朱俊杰
【作者单位】生命分析化学国家重点实验室,南京大学化学化工学院,南京210093;生命分析化学国家重点实验室,南京大学化学化工学院,南京210093
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于双层酶信号放大及纳米功能界面的微囊藻毒素电化学免疫传感器 [J], 尹艳艳;侯丽;张丽丽;林学滨;吴晓苹
2.信号放大电化学免疫传感器研究 [J], 袁若;柴雅琴;卓颖
3.信号放大电化学免疫传感器研究 [J], 袁若;柴雅琴;卓颖
4.信号放大技术在电化学免疫传感器中的应用 [J], 韩静;卓颖;袁若
5.基于纳米金和辣根过氧化物酶信号放大的癌胚抗原电化学免疫传感器 [J], 杨高建;赖玉璇;汤从利;邓燕
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德国利用纳米颗粒作为药物载体治疗肺癌
德国利用纳米颗粒作为药物载体治疗肺癌
佚名
【期刊名称】《硅酸盐通报》
【年(卷),期】2009(28)2
【总页数】1页(P288-288)
【关键词】德国科学家;药物载体;纳米颗粒;肺癌;治疗;制药技术;生物医药;癌细胞【正文语种】中文
【中图分类】TQ460.4;P461
【相关文献】
1.靶向纳米颗粒--治疗肥胖与代谢疾病的新型药物载体 [J], 杨晓宁;郑瑞茂
2.载紫杉醇星型M-PLA-TPGS纳米颗粒的合成及其用于前列腺癌治疗药物载体的研究 [J], 王海;张超;张琳华;刘兰霞;郑义;朱敦皖
3.德国和澳大利亚的科学家利用纳米颗粒将二氧化碳转化为化工原料 [J], 许建耘(摘译)
4.加载促生长激素神经肽的介孔二氧化硅纳米颗粒药物载体对高糖环境下神经元细胞增殖的影响 [J], 段淏;赵玉武
5.德国发明肺癌治疗新方法:纳米微粒作为药物载体 [J],
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南京大学朱俊杰团队《德国应化》：金属有机框架纳米材料用于癌症多模式治疗
2019-05-07
南京大学化学化工学院朱俊杰教授课题组近期在金属有机框架纳米材料用于癌症多模式治疗研究中取得重要进展，其研究论文“A Catalase-Like Metal‐Organic Framework Nanohybrid for O2‐Evolving Synergistic Chemoradiotherapy”于2019年5月2日在线发表于《德国应用化学》，这项工作是朱俊杰课题组和美国国立卫生研究院陈小元课题组合作完成的。
化学化工学院何智梅博士、生科院王晨博士和南昌大学黄小林博士为共同一作，朱俊杰教授、澳门大学代云路教授，美国国立卫生研究院喻国灿博士和陈小元教授为论文的共同通讯作者，南京大学为第一通讯单位。
近年来，朱俊杰教授与陈小元教授合作在生物标志物检测、纳米诊疗方面取得了系列进展（Theranostics 2018, 8, 3461–3473; Small 2019, 15, e1804131）。
在快速生长的肿瘤附近，畸形血管供氧不足，形成了肿瘤组织严重缺氧的特点。
进一步地，乏氧会诱导肿瘤的迁移、侵袭和转移，并制约光动力治疗、放疗等需氧治疗的疗效。
为了提高乏氧细胞对放疗的敏感性，可从以下两方面着手：1）提高肿瘤处氧气含量；2）基于高原子序数元素（如Au、Bi、Hf等）的材料具有较大的X射线能量衰减系数，可以有效地将X射线能量沉积在肿瘤处，从而最佳地利用放疗辐射。
在临床上，放疗通常与其他治疗手段如手术或化疗联用以有效铲除肿瘤，防止肿瘤的复发。
目前，尽管关于协同治疗已有大量研究报道，但是由于肿瘤对治疗的抗性，大多数的抗肿瘤效果欠佳。
为了克服这一难题，两个课题组密切合作，提出原位催化产氧策略，基于卟啉金属有机框架材料（MOF）@金纳米颗粒（AuNP）纳米复合物（MOF-Au），实现氧气增强的放疗和化疗联合治疗。
在这个工作中，金纳米颗粒修饰具有以下优点：1）增敏乏氧癌细胞对X射线的响应性；2）赋予MOF相对稳定性，防止在递送过程中的过早降解；3）使得MOF具有类过氧化氢酶的活性，有效催化肿瘤代谢产物H2O2生成氧气，提高氧气依赖的放疗疗效。
该MOF-Au仍具备MOF的高度有序多孔结构，用于抗癌药物盐酸阿霉素的高效负载。
体外和体内研究证实，装载有药物的MOF-Au 纳米复合物具有放疗增敏效应，能缓解肿瘤处乏氧，显著抑制肿瘤生长，降低系统毒性，为多模式癌症治疗提供了一种新颖的策略。
此项研究工作得到了国家自然科学基金（21834004, 21427807）、科技部国际合作基金（2016YFE0130100）和博士后科研基金（2018M640472）等经费的资助。
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来源：南京大学
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