金属有机框架中的卟啉类化合物在生物应用中的研究

近日，《先进传感器和能源材料》杂志在线发表了江南大学严秀平教授团队的综述文章。

天然卟啉是参与许多生物过程的重要分子。大量的卟啉、金属卟啉及其衍生物已被合成为催化剂、电子传输材料、DNA结合或切割剂、光致发光分子和光敏剂。然而，卟啉在水溶液中的溶解度差和自聚集现象极大地限制了它们的直接应用，这是由于平面多芳香大环之间的强烈π-π相互作用所致。

金属有机框架（MOFs）是一类由金属离子/团簇和有机连接剂构成的结晶多孔材料家族。MOFs具有高孔隙度、可调节结构、大表面积和多功能性的优势，在气体储存和分离、吸附、催化、传导、感应和生物医学领域等许多重要应用中展现出卓越的才能。人们对含卟啉的MOFs越来越关注，相应的发表数量也在不断增长，根据Web of Science的数据，到2021年底，其引用次数已经超过了16,000次。

卟啉类金属有机框架（PMOFs）是金属离子/团簇和卟啉或金属卟啉作为连接剂和/或配体的MOFs的一个重要子类，可以克服游离卟啉分子在生理环境中的限制。卟啉和金属卟啉具有天然的生物相容性和功能，赋予PMOFs在生物应用中巨大的潜力。许多综述文章总结了以卟啉为基础的MOFs及其有前景的应用。在以卟啉为基础的MOFs中，将卟啉加载到MOF通道中并装饰在MOF表面形成的卟啉@MOFs已经在先前的综述中进行了描述，因此本文不考虑这些内容。使用卟啉作为配体和/或连接剂的PMOFs可以形成多种可能的框架，涉及大量的金属离子研究，这是值得关注和广泛研究的。虽然Chen等人的研究总结了基于卟啉的MOFs在生物医学应用中的相关研究，但他们的重点并非纯粹的PMOFs，应用方面仅涉及生物传感、成像和治疗。PMOFs的其他应用，如生物仿生/催化和抗微生物作用，已被广泛研究，但在综述文献中鲜有总结。因此，本综述将阐明基于PMOFs的合成及相关生物应用的研究进展。

从材料科学的角度来看，人们通常期望对PMOFs获得的不同合成方法进行定义、描述和概述。例如，可以利用微波加热、超声处理、室温合成等方法来获得PMOFs，取决于MOF的成核和生长所需的能量驱动来源。然而，大多数报道的PMOFs是通过溶剂热法合成的。其他合成方法，如“室温合成”、“助剂辅助方法”和“逐层生长”也在2.4节中进行了描述。本综述重点介绍了从构建角度创建PMOFs的组装策略，特别是针对生物应用的需求。重点讨论了化学和水稳定性、光能收集性能、光催化/光敏活性等特定性质对于生物应用的有利影响，并提供了在结构设计和性能增强方面的指导，以推动广泛的应用。概述了基于原始和改性PMOFs的各种生物应用，激发了对这一前景方向更多的关注和努力。此外，还讨论了PMOFs作为有前景的生物应用材料所面临的机遇和挑战。

研究详情请见原文：

Porphyrinic metal-organic frameworks for biological applications

https://doi.org/10.1016/j.asems.2022.100045

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