金属有机框架材料的制备及其在癌症治疗中的应用研究文献综述

 2023-08-21 16:21:24
  1. 文献综述(或调研报告):

ZIF-8及其在肿瘤治疗中的应用

摘要:ZIF-8作为一种由Zn 和咪唑分子连接而成的金属有机框架材料(MOF)近年来在生物医药领域得到了广泛的应用,ZIF-8具有独特的 物理化学特性,如大比表面积、可调节的尺寸和结构以及易于修饰的特性,从而使其在药物传递、生物医学成像等领域具有极大的发展前景。本文介绍了ZIF-8的结构性质应用,并重点介绍了其在癌症联合疗法中的应用,其中包括化学治疗、饥饿治疗、光动力学疗法、光热疗法及他们的联合疗法。展现了ZIF-8的应用能力。

1简介

有机金属框架(MOFs)是近年来研究的一类新型功能材料,是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料。由于其比表面积大,表面具有大量的金属结合位点且有机配体与金属离子均具有多样性可适用于多种不同需求,在物理、化学乃至医学领域都具有广阔的应用前景[1]

沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIF)是以Zn或Co为金属来源、咪唑及其衍生物为有机配体的一类MOF材料,其中ZIF-8是以二甲基咪唑与Zn构成最基本单元的一种MOF材料,由于其多孔性、比表面积大、具有催化活性、且结构与功能可调节的特性,ZIF-8可广泛应用于包括气体分离与储存、催化、传感器、以及药物递送等多个领域[2]

化学疗法是癌症患者的主要选择之一,已在临床实践中得到广泛应用,并在治愈癌症,抑制肿瘤生长和减少复发机会方面取得了巨大成功。每年有数百万人受益于化学疗法的发展[3]。但是传统的化学疗法受肿瘤细胞耐药性、非特异性分布以及强副作用的制约,而随着饥饿疗法、放疗、光动力疗法、光热疗法等方法的的不断发展,将化疗与其他疗法的联合治疗逐渐成为了癌症治疗研究的重点[4、5].而ZIF-8由于其pH响应的药物释放机制成为了可适用于这些联合疗法的极具发展潜力的药物递送系统[6]

  1. ZIFs的结构及性质应用

2.1 ZIFs的结构

ZIFs由Zn离子与咪唑连接体z自组装构成,在其中Zn-咪唑-Zn配位键的键角为145°左右,与沸石分子筛中硅-氧-硅的键角相似,但金属-咪唑-金属的键长要比沸石分子筛中的硅-氧-硅的键长要长,因此,ZIFs材料所形成的孔笼要统沸石分子筛的孔笼要大。ZIF-8是ZIFs材料中最常见、研究最为广泛的ZIFs材料,是由金属 Zn 离子与甲基咪唑酯(mIm)中的 N 原子相连形成的 ZnN4 四面体结构单元构成,首先由Cheng课题组[7]合成。

2.2 ZIFs在气体分离方面的应用
由于ZIFs材料具有的良好的热稳定性与孔洞大小的可控制性在气液体分离、催化储存方面都有许多的应用,ZlFs材料的分离功能主要针对的气体有CO2、H2、N2、CH4、有机气体以及其他有害气体等[8],而ZIF-8同样由于其孔结构及疏水性,在C2.C3碳氢化合物的分离中具有较高的分离系数[9]

    1. ZIFs在催化方面的应用

由于ZIFs材料与硅铝酸盐分子筛极为相似,在许多反应中都具有较高的催化活性,如交换反应,缩合反应,甘油一酸酯的合成, 环氧化催化,加氢反应等[10]。研究表明ZIF-8也是一种高效多功能催化剂,在植物偶的酯交换、苯甲酰氯与苯甲醚之间的酰化反应等方面具有较高的催化活性[11]。此外,除了ZIF-8本身具有的催化活性外,由于其表面具有多个结合位点可以与金属氧化物或有机催化剂等相结合,可在其他多种的催化领域发挥作用。

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