纳米尺度金属-有机框架(NMOFs)的合成、表征及在生物成像和药物传输方面的研究

This research project is to synthesize and characterize of nano-sized metal-organic frameworks (NMOFs) based on the geometry and length of organic ligands and coordination preference of the metal cations. After that, the stable (under physiological conditions) and safe (noncytotoxicity) NMOFs will be screened. In addition, the screened NMOFs will be modified by organic functional groups transformation to be NMOFs-based sensor via post-synthetic approach for detecting physiologically relevant species, such as pH, metal ions, RSH and intracellular reactive oxygen species (ROS). On the other hand, such NMOFs will be an ideal class of molecular containers to uptake and deliver drugs for chemotherapeutics. Based above studies, the integration of bioimaging and chemotherapeutics on the NMOFs will be explored. The research herein would effectively enlarges the application range of NMOFs in sensing and chemotherapeutics.

本研究计划将通过调控有机配体的尺寸和结构以及无机离子配位喜好定向设计合成新型的具有预想尺寸孔穴的纳米尺度的NMOFs，并筛选出生物无毒或低毒的并在生理条件下稳定的NMOFs。此外，通过后修饰方法对所合成的纳米尺度的NMOFs进行功能定向修饰，并初步探索其在与生物体生理和病理密切相关的物种如pH、硫醇、金属离子或活性氧的检测和成像分析；此外，研究MOFs多孔材料的靶向药物传输功能。在此基础上探索NMOFs的生物成像、药物传输及治疗的功能集成。该研究将有效地拓展微纳尺度的多孔MOFs的应用范围，为NMOFs化学增添新的内容。

项目设计合成了一系列纳米尺度的金属-有机框架MOFs，并通过后修饰方法对其进行了功能衍生化，实现了基于NMOFs的药物负载释放及其生物成像和肿瘤治疗的目标；我们还开展了基于纳米MOFs的CO2的分离及在异相催化方面的应用。.此外，我们尝试了纳米COFs的的合成、表征及在生物成像和药物传输方面的研究，取得了重要的进展，首次实现了基于纳米COFs材料的肿瘤的光动力治疗及联合治疗。在此基础上，我们研究了COFs材料在催化，不对称催化方面的应用，取得了一系列重要的研究结果。首次实现了多组分一锅法合成COFs材料；首次利用不对称催化聚合策略合成手性COFs，实现了由前手性单体到手性COFs框架的转变；实现了基于手性COFs催化剂的手性（S）-氯吡格雷药物中间体的合成，为COFs的实际应用找到了新的出口。.在Nat. Commun., iScience, JACS和ACIE等国际有重要影响的学术刊物发表论文58篇；申请发明专利44件，授权28件。