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段春迎教授团队利用金属-有机超分子共晶在肿瘤光治疗研究领域取得新进展

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有机共晶是由两个或以上的有机分子通过超分子相互作用得到的晶体材料。由于合成简单且具有传统纯有机材料所没有的性质,如高的光电传导能力、室温铁电性以及双光子吸收,近年来有机共晶研究得到了广泛的关注。但有机共晶内部的超分子作用在水溶液环境下极易受到破坏,水稳定性很差。因此,绝大多数的共晶研究都是在固相条件下,水体系以及生物体系中的共晶应用急需突破。




近日,大连理工大学的段春迎教授与美国麻省大学医学院的韩纲教授合作利用主客体化学策略,构筑了一例基于金属有机骨架(MOFs)的有机共晶。以萘酰亚胺(NDI)为配体构筑缺电子型MOF材料,通过π-π弱相互作用其孔道可以包合富电子客体芘得到主客体共晶MOF。同时,二重穿插的MOF结构进一步增加了缺电子萘酰亚胺基团的分布,增强并且稳定了萘酰亚胺和客体分子芘之间的电荷转移作用(分子间距离3.47 Å),使得主客体共晶MOF材料可以在水溶液中稳定存在,并获得了高达41.8%的光热转换效率,是目前报道的有机共晶材料的最高值,远远高于FDA批准的光热试剂ICG。在近红外光照射下,该主客体共晶MOF材料成功实现了体外和体内对肿瘤细胞的高效清除,突破了共晶材料在水相以及生物体系中的应用限制。

该工作巧妙的利用金属-有机骨架中的高密度基团分布和孔道限域效应稳定并增强了电荷转移相互作用,从而克服了有机共晶材料对水的不兼容难题,为实现有机共晶材料在水相体系的应用提供了新方法,为拓展自组装晶体材料新平台在光子和生物光子领域中的应用打开了新思路。



这一成果近期作为封面文章发表在《德国应用化学》上(Self-Assembled Metal–Organic Framework Stabilized Organic Cocrystals for Biological Phototherapy, Angew. Chem. Int. Ed. https://doi.org/10.1002/anie.202108076),文章第一作者是大连理工大学博士后曾乐,通讯作者为段春迎教授和韩纲教授。大连理工大学为第一单位,以上工作得到国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目和重大项目以及中国博士后科学基金的大力支持。

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