近二十年來，金屬有機骨架（MOFs）材料作為新興的功能材料，受到了學術界和工業領域的廣泛關注。MOFs材料通過金屬離子和有機配體進行自組裝得到，它不僅具有類似沸石分子篩規則孔道的晶態結構，同時具有比傳統多孔材料更高的比表面積，由於有機成分的存在又使其兼具可設計性、可剪裁性、孔道尺寸可調節性，孔道表面易功能化等特點。
這些合成的MOFs材料在氣體吸附、存儲和分離、電極材料、催化領域中得到了廣泛的應用。接下來，小編整理了近期在國際頂刊上有關MOFs材料的研究進展。
一、合成及結構調控
基於對MOFs材料的孔徑的調控，實現對納米顆粒的包封。北京化工大學譚天偉院士和呂永琴教授等人在期刊Small上報道了首次以水凝膠作為模板，採用模板乳化法制備了同時具有微孔和介孔結構的新型MOF材料（HZIF-8，HZIF-67）。
該方法制備過程簡單，孔徑可控。首先將MOF的前體、水楊酸、三聚氰胺共混，通過反相乳液聚合法合成MOF納米顆粒，水楊酸和三聚氰胺通過分子間氫鍵在MOF內部形成水凝膠模板。進一步將MOF納米顆粒浸泡在熱水中，通過升高溫度破壞水楊酸和三聚氰胺之間的氫鍵，從而將水凝膠模板除去，得到同時具有微孔和介孔結構的新型MOF材料。
通過調控模板劑的用量，MOF的平均孔徑可控制在16.2～27.5 nm，比表面積為1030.1～1431.4 m2/g。將生物大分子葡萄糖氧化物酶（GOx）和辣根過氧化物酶（HRP）負載到HZIF-8孔道的內部，所得到的固定化酶體系的酶催化效率（kcat/km）比自由酶提高了7.7倍，比傳統的微孔ZIF-8固定化酶體系提高了2.7倍。
同時，介孔MOF材料對酶提供了良好的微環境，固定化酶對環境酸鹼性和溫度的耐受性都有很大的提高。此外，將新型介孔HZIF-8和HZIF-67催化Knoevenagel反應，由於介孔結構為底物和產物提供了快速的傳質性能，因此HZIF-8和HZIF-67的催化性能遠遠由於傳統的微孔ZIF-8和ZIF-67。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201902927
新加坡南洋理工大學、香港城市大學張華團隊和北京化工大學劉軍楓團隊合作，首次成功製備了一系列的超薄MOF納米帶材料。相關成果以“Ultrathin Metal-OrganicFramework Nanoribbons”為題發表在國際著名期刊National Science Review（NSR）上。
該論文報導一種使用金屬氫氧化物納米結構作為前體制備超薄MOF的一般方法，得到的MOFs顯示厚度小於10nm的準1D色帶狀形態。重要的是，該方法簡單、高效、通用，可用於製備一系列超薄 MOF NRBs。作為概念驗證應用，製備的超薄MOF NRBs在DNA檢測中表現出出色的靈敏度和選擇性。
其中，用納米氫氧化物前驅體替代傳統金屬鹽作為MOF合成金屬源是該方法制備超薄MOF NRM(納米帶)的關鍵所在。該前驅體既可以為納米帶的生長提供初期成核位點，又可以在納米帶生長過程中實現所需金屬離子的可控釋放。
論文鏈接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwz118
MOFs被認為是實現尺寸篩分催化極具潛力的一類材料,其中中空MOF材料最近尤其引人注意。這是因為將具有催化活性的納米材料包埋於中空MOF內，不僅能利用MOF的均一孔道實現尺寸篩分催化並保護催化劑，同時超薄殼層還能夠確保反應物和產物分子的快速擴散，提高催化反應動力學。
上海科技大學李濤教授課題組等合作在期刊JACS上報道了從更為精準的化學反應著手，利用MOF配體選擇性氧化剪切，實現高度定向刻蝕的MOF顆粒，使中空MOF的合成過程變得高度可控。
殼-核MOFs被HNO3和ROS由內到外地或由外到內地侵蝕過程
團隊首先選用2,5-二羥基對苯二甲酸（DOBDC）為配體合成MOF內核，再選用其他配體合成通過外延生長獲得一系列殼-核MOFs結構。DOBDC由於特定的化學結構使其易受到硝酸（HNO3）和活性氧種（ROS）的進攻進行可控刻蝕，由內到外地或由外到內地侵蝕MOF核得到形貌一致的、幾乎不存在缺陷縫隙和晶界的中空單晶MOF顆粒。因此能利用MOF殼層的超小孔道實現完美的尺寸選擇催化。
當在MOF的內核中預先包埋Pd納米顆粒，ROS則能夠定點地在Pd表面生成。這使得刻蝕被限於在Pd顆粒周圍，最終形成所謂的Multi-Yolk-Shell（MYS）結構。具有MYS結構的催化劑不僅能加速反應底物的擴散，還能有效抑制Pd納米粒子催化劑在高溫下的團聚現象。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b10499
近期，南開大學張振杰教授團隊在Coordination Chemistry Reviews期刊上總結了近年來模板效應在MOFs材料中的主要應用：（1）模板法合成MOFs；（2）MOFs作為模板合成客體分子。模板分子在控制MOFs的結構和性能方面起著很重要的作用，按照成分可以分成七大類：（1）溶劑分子；（2）有機化合物；（3）無機化合物；（4）聚合物；（5）表面活性劑；（6）氣體分子；（7）無機-有機雜化化合物。
與傳統的‘node-and-linker’策略相比，模板法合成具有獨特的優勢：（1）模板法可以得到具有新的拓撲結構的MOFs；（2）一些功能性模板分子可以保留在MOFs的孔道中，從而賦予MOFs一些新的功能（催化、手性、熒光等）；（3）模板法可以得到直接合成法難於得到的新MOFs結構。
模板效應在MOFs中的應用示意圖
MOFs材料具有獨特的孔環境，並且這些孔或空腔可以作為合成客體分子的場所。通過利用MOFs材料為模板合成客體分子，不僅可以從形貌、尺寸上有效地調節客體分子，而且可以有效地提升其性能。該方法合成的客體種類主要包括：有機分子、團簇、金屬-有機配合物、高分子以及聚離子液體。
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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0010854518306192
二、吸附分離
乙烯的高純製備在初級化工原料生產中有著舉足輕重的作用，傳統的乙烯分離方法步驟繁瑣、能耗較高。如何用更加節能高效的方式，實現乙烯的分離和純化呢？西北工業大學陳凱傑教授團隊合作在Science上報道首次實現了在四組份體系下乙烯的一步高效分離製備。
利用三種高性能超微孔金屬有機框架材料（MOFs）之間的協同作用，實現了高純度乙烯在四組份混合體系下的一步分離製備。通過有效地串聯三種MOF材料在單一吸附柱內，能夠分別將乙炔，乙烷和二氧化碳依次高效地去除，從而在吸附柱尾端實現高純度乙烯（>99.9%）的一步分離收集。這一物理吸附分離工藝在常溫條件下就可進行，可大大降低乙烯分離工藝所需能耗。
該成果從分子尺度上，利用分子模擬手段對體系內四種氣體分子與三種MOF材料的微觀作用機理進行了闡釋，從而詳細地剖析了三種吸附材料對不同氣體選擇性吸附的本因。
其中，SIFSIX-3-Ni由於其特殊的結構特徵能夠對二氧化碳分子實現強作用力的四齒螯合，從而對其具有最高的吸附選擇性：TIFSIX-2-Cu-i對乙炔分子能夠實現牢固的直線型雙氫鍵束縛，從而對乙炔有著最強的吸附作用力；Zn-atz-ipa則因其獨特的孔道結構，能夠對含有最多氫原子的乙烷分子形成多重弱氫鍵作用，從而對乙烷分子有著最高的吸附選擇性。
結合三者優勢，最終實現乙烯氣體的一步分離製備，且其在60℃下活化一個小時就能完成材料的再生。
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https://science.sciencemag.org/content/366/6462/241
隨著對映體化合物需求的不斷增長，人們對手性拆分用微孔材料進行了廣泛的研究。近年來，一類新興的微孔材料——金屬-有機骨架（MOFs）及其衍生物膜引起了人們對分子分離的關注。特別是具有開放孔/通道結構的單一手性MOFs，是手性分離的理想選擇。
近期，Angew. Chem. Int. Ed.上報道了一種以聚醚碸(PES)為聚合物基質，由單一手性MIL-53納米晶混合衍生的新型對映選擇性高效手性分離的混合基質膜（MMMs）。以L-His為例，通過在MIL-53- NH2骨架上接枝氨基酸（如L-穀氨酸、L-組氨酸，L-Glu、L-His），成功地合成了同型單一手性MIL-53納米晶。所得的MIL -53- NH – L-His納米晶體對R-(+)-1-苯乙醇具有良好的對映選擇性吸附。值得注意的是，以MIL -53- NH – L-His為基礎的MMMs對外消旋1-苯基乙醇的分離顯示出高達100%的ee值，證明了手性拆分的便利轉運機制。
此外，用相同方法制備MIL-53- NH - L - Glu – PES MMM對外消旋的1-苯基乙醇的ee值也高達100%，表明了製備單一手性的MOF基MMM的多功能性。這些結果為探索基於單一手性MOF基MMMs在手性拆分中的應用開闢了新的途徑。
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http://dx.doi.org/10.1002/anie.201910408
水淨化作為最重要的分離過程之一，對於解決全球日益關注的水資源短缺和質量問題至關重要，開發可用於高效汙水處理的膜分離材料有望大幅降低能耗和成本。具有高孔隙率和易功能化修飾的金屬有機骨架（MOFs）材料可以實現高效的小分子汙染物的吸附。而MOF/聚合物混合基質膜（MMMs）則面臨著MOF負載量低（通常低於30%）導致的吸附能力和水通量有限的問題。
北京理工大學王博團隊在Nature Communications上報道了一種熱致相分離-熱壓法（TIPS-HoP）聯用策略可以實現對輥連續生產高擔載量、柔性MOF基混合基質膜（負載量高達86 wt％）。藉助工業生產中成熟的TIPS技術將MOF分散到熔融態的高密度聚乙烯/超高分子量聚乙烯/液體石蠟中，繼而將得到的混合物降溫並對輥熱壓，洗掉液體石蠟（造大孔），得到了10種不同的MOFs基MMM膜。
少量的超高分子量聚乙烯就可以將大量MOF顆粒編織、連接成柔性薄膜，而MOFs顆粒之間的空隙與MOFs中固有納米尺寸空腔的通道可以使其同時實現高通量和高選擇性的吸附式去除水體汙染物。以NH2-UiO-66/MIL-100(Cr) PE MMM為例，在相同的過濾方式下（錯流模式、汙染物濃度、再生過程）其通量比商用超濾膜提升了4倍，並表現出優異的長循環使用性能。同時，利用此方法選擇不同功能的多孔材料製備的混合基質膜還可以實現高效的手性分離以及相似大小的蛋白質分離。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-019-12114-8
在許多工業過程中，液體吸附劑，例如水、聚乙二醇及有機胺溶液等，被廣泛用於溼法氣體洗滌器中來除去酸性氣體。然而，液體吸附劑對設備有較強腐蝕性，使得維護成本大大提高。相比之下，固體吸附劑由於具有永久多孔性，這其中最具代表性的當屬金屬有機框架材料（MOFs），但MOFs材料以粉末或塊體形式存在，無法直接應用於現有的溼法氣體洗滌器中。上海科技大學李濤教授課題組合作在JACS上報道開發了一種基於MOFs和液態聚二甲基硅氧烷（PDMS）的多孔液體材料。
由於PDMS能夠在極高（～10kDa）的分子量下仍然保留液體的流動性，這一性質能夠確保PDMS不會進入MOFs孔道使其多孔性得以保留，且PDMS還具有優異的化學和熱穩定性、極低的蒸氣壓、高熱穩定性、低熔點、低比熱容、低粘度、低成本、無毒、極高的氣體擴散係數和無腐蝕性等特點。
這些特質使得PDMS成為一個理想的多孔液體溶劑，將MOFs顆粒分散於PDMS溶劑中能在保留MOFs多孔特性的同時使其附有類似液體吸附劑的流動性。但MOFs材料表面性質和PDMS不兼容，該團隊開發的一種具有普適性的MOFs表面生長高分子的策略，將帶有PDMS支鏈的超薄高分子塗層均勻生長在MOFs顆粒表面。這一表面修飾確保了MOFs顆粒與PDMS溶劑之間的相容性，使該膠體懸浮液的分散穩定性大大提升。
由此製備得到了一系列具有不同官能團的MOFs基多孔液體材料儲存15個月後，其多孔性仍然能夠很大程度得到保留。得益於PDMS溶劑的優良特性，這類多孔液體材料不僅在室溫下具有良好的流動性，而且在-35°的低溫下時仍然具有流動性。利用PDMS溶劑高度可設計性，進一步通過提高PDMS的分子量和在PDMS分子鏈段上引入支鏈的方法，首次實現了在液態吸附劑材料中保留大至3.4nm的超大孔，極大拓展了多孔液體材料領域的可能性。
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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b08458
三、應用催化
鏈接器去量化已經被證明是一種強大的設計策略，用於發現具有前所未有的拓撲結構的高度連接的金屬-有機框架(MOFs)。中國石油大學（華東）孫道峰教授等合作在Angew. Chem. Int. Ed.（VIP文章）上報道了通過對有機配體進行去對稱化設計，引入“分子鉸鏈”概念，得到類鉸鏈裝置的有機配體，在分子層面設計並後修飾MOF材料，實現材料中酸性位點與鹼性位點共存，從而實現一鍋兩步高效串聯催化反應。
文章介紹了分子樞軸鉸鏈裝置，作為一種鏈接器去對稱化策略，以發展高連接稀土(RE) MOFs的拓撲結構，其中樞軸組被放置在類似於鉸鏈的鏈接器的中心。通過調節各連接子旋轉子上主基的組成和取代基的位阻，可以得到具有各種拓撲結構的MOFs。L‐SO2與C2v對稱和12‐連接的RE9集群的結合導致了引人入勝的(4,12)‐c dfs新拓撲的形成。
有趣的是，當用四面體連接器L‐O取代L‐SO2時，RE - organic層的疊加行為從重疊模式轉變為交錯疊加模式，從而發現了一個有趣的hjz拓撲。此外，RE團簇和連接劑[(L‐(CH3)6)]與更大的團簇的結合產生了新的8‐c無機團簇。這些RE - MOFs的多樣性在經過不同功能基團的合成安裝後進一步增強。在介孔RE基的PCN‐905‐SO2中，將每個連接劑與酸性和鹼性單元功能化，可以在功能化的通道中實現高效的級聯催化轉化。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201910717
在人工光合成領域，實現可見光驅動下以水作為犧牲劑的CO2光催化還原反應仍具有非常大的挑戰性，尤其是應用晶態材料催化劑來實現此類反應鮮有報道。南京師範大學蘭亞乾教授課題組在Angew.Chem. Int. Ed.（Hot Paper）上報道設計合成了一系列以四硫富瓦烯-卟啉為結構基元的晶態共價有機框架(COFs)材料催化劑TTCOF-M，以期實現人工光合反應。
團隊通過調節卟啉中心金屬的類型能夠調控COF材料的帶隙結構，其中TTCOF-Zn/Cu具有合適的導帶和價帶位置，可以在理論上滿足CO2還原協同水氧化反應發生的要求。在可見光照下（420 - 800nm），TTCOF材料實現了人工光合作用的模擬。其中TTCOF-Zn可以光催化轉化CO2為CO，具有接近100%的選擇性並且60小時後CO產量達到12.33 μmol。
同時，水作為電子供體發生水氧化半反應產生氧氣。該催化劑具有非常高的催化穩定性，在測試條件下五次循環性能無衰減。作者提出了在光激發下電子從四硫富瓦烯到受體卟啉的高效電子-空穴分離與電子轉移是材料可以在水中還原CO2的光反應機理。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201906890
電催化甲醇氧化是直接甲醇燃料電池（DMFC）的重要電極反應，其催化劑性能的優劣直接決定了DMFC的應用進程。儘管貴金屬如鉑、釕、銥等催化劑對電催化甲醇氧化（MOR）反應有著較高的催化活性，然其儲量及使用成本進一步限制其大規模的開發利用。
三峽大學李東昇教授團隊在Angew. Chem.Int. Ed上報導了金屬有機框架材料（MOF，DMFC高穩定立方烷鎳-羥簇基雙微孔金屬有機框架材料用於電催化甲醇氧化反應），將異金屬簇和納米片結構引入MOF材料的可控合成中，獲得了構築雙金屬MOF分級納米結構的有效方法，相比塊狀雙金屬MOF材料，所獲對應分級納米結構的電催化析氧反應性能得到大幅提升。
CTGU‐15中高度對稱(3,4)連接網絡的孔隙空間劃分
團隊首先合成了同構異質的MOFs塊體材料（CTGU-15和CTGU-16），該結構代表了一類新以類礦石立方烷金屬-羥簇為金屬節點的微孔MOF材料，其表現出較好的電催化析氧性能；以CTGU-15（Ni-MOF）為電催化劑，發現立方烷鎳-羥基簇MOF不僅保持較高的耐鹼穩定性，而且對甲醇展現出高的電催化氧化活性。在此基礎上，該團隊通過調控金屬鹽比例，在水熱條件下，合成了產率較高的基於納米片形成的球狀和帶狀分級納米結構。當鈷（Co）:鎳（Ni）比為1:2時，帶狀分級納米結構表現出最佳的電催化性能。結果表明:雙金屬催化劑性能優於單金屬催化劑；Co元素為金屬節點構築的催化劑性能優於Ni元素；Co：Ni比為1:2構築的電催化劑性能優於其他比例電催化劑。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201907136
固體基底上的單分散單原子和離子作為不飽和配位金屬位點，已被報導具有非常優異的催化活性。在系統地調整配位模式和建立配位不飽和金屬原子催化的結構與性質之間的精確關聯方面，卻鮮有研究。
在基質上調控原子或離子的配位模式被研究者們普遍認為是巨大的挑戰。中科院化學所王鐵研究員、福大林振宇研究員在NatureCommunications報導了他們成功地製備了有序堆疊金屬有機框架(MOFs-CASFZU-1) 納米片催化劑，該催化劑表面具有精確控制的配位位點，同時增強了催化劑反應活性和結構穩健性。
該研究團隊受到蜂窩六邊形結構有效地提高了材料的平面外壓縮和剪切穩定性啟發，通過一種巧妙的蝕刻策略，沿著(111)面選擇性蝕刻經典的MOF-HKUST-1來製備表面具有三配位銅(Cu)位點的CASFZU-1。
高活性的三配位Cu位點對於催化重要的CO2環加成反應非常高效，其誘導活性明顯超過了以往報道的催化劑的最大值，特別適於工業偏愛的非能耗條件。與單分散納米片催化劑相比，CASFZU-1多相催化劑的活性能夠長時間保持不變，而單分散納米片催化劑通常會發生破碎和聚集，進而形成非活性物種，從而阻礙反應的連續性。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10547-9
CO2的氫化轉化被認為是碳資源循環利用的重要方向。其中，將CO2直接氫化生成乙醇是極具價值但也富有挑戰的途徑。乙醇合成的難點在於其氫化過程中C-C鍵生成速率及C-O鍵斷裂速率的調控，速率失衡將會導致單碳產物或是長鏈烷烴的生成。廈門大學汪騁教授課題組在Nature Catalysis上發表了MOF負載的Cu基催化劑用於CO2氫化製備乙醇研究成果。
團隊設計了一種MOF負載的雙銅中心催化劑，該催化劑選用了一種含有Zr12節點的金屬有機框架（MOFs）作為載體，通過對節點上的羥基使用TMSLi進行去質子化，然後加入Cu源進行金屬負載的後修飾組裝技術將CuI活性中心負載在金屬節點上，實現了雙銅金屬中心的構建，不僅可以通過雙金屬氧化加成進行氫氣的活化，還可在鹼金屬離子的協助下實現C-C鍵生成，從而實現CO2到乙醇的轉化。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41929-019-0308-5
四、電極材料
基於新材料技術發展而來的電容去離子（CDI）技術，節能高效、綠色環保，被認為是解決當前苦鹹水淡化產業能耗大、成本高、二次汙染等問題的重要解決方案。但由於當前使用的碳電極在實際運行中會發生不可逆轉的氧化反應，造成電極使用壽命下降，CDI技術的產業化發展緩慢。河海大學徐興濤博士在期刊Materials Horizons上首次提出利用金屬有機框架（MOF）導電網絡結構作為CDI電極，在大幅提升苦鹹水利用效率的同時實現了電極運行壽命的大幅延長的研究論文。
論文報道了一種金屬-有機骨架(MOF)/聚吡咯(PPy)雜化，其中導電的PPy納米管通過每個MOF顆粒有增加整體體電導率的潛力，從而促進該系統成為一種良好的CDI電極材料。因此，MOF/PPy混合型表現出11.34 mg g−1的高脫鹽能力，這是最先進的CDI電極之一。此外，MOF/PPy混合型還表現出優異的脫鹽性能和良好的循環穩定性，遠遠超過典型的碳基基準水平。這是第一個CDI電極的例子。該成果對推動CDI技術的產業化應用以及實現苦鹹水資源高效利用、解決實際生產中的用水問題具有重要意義。
論文鏈接：
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/mh/c9mh00306a
MOFs被認為是一種理想的製備納米氧化物材料、多孔碳材料以及複合材料的前驅體。MOFs衍生材料的製備方法多侷限於傳統的熱解策略，由於反應在高溫條件下進行，過程複雜，可控性差，且對氣體環境異常敏感，極易造成骨架坍塌、金屬中心團聚和孔結構堵塞等現象；同時熱解過程必然導致MOFs中昂貴有機配體的分解，以及有毒有害氣體的排放，增加了合成過程的經濟和環境成本，限制了其大規模工業化應用的可能。
中國石油大學（華東）孫道峰教授合作在ACS Nano上報道了MOFs可控鹼解制備超級電容器電極材料相關研究論文。
團隊採用鹼解(鹼性條件下水解)策略，以配位能力相對較強的OH-陰離子逐漸替換MOFs中有機配體陰離子，最終實現溫和可控條件下的MOFs衍生納米材料的製備。首次通過同位素追蹤技術追蹤反應過程，深度揭示了反應機理，結果表明MOFs中的μ3-OH橋連金屬簇在“共型轉變”過程中發揮著至關重要的作用，為MOFs衍生材料的可控鹼解提供了有效指導。
鹼解法制備的Ni/Co-LDH-7:3樣品，具有獨特的微孔-介孔複合孔道結構，超高的比表面積以及Ni/Co雙金屬協同效應，因此具有優異的超級電容器性能，在1A g-1電流密度下表現出1652 Fg-1的比容量。同時，遊離至溶液中的有機配體陰離子，可以通過酸化處理回收，用於循環生產，降低汙染和生產成本。
該團隊在期刊small上報道了繼續通過分離加熱、高溫鹼解的策略，實現了MOF向氫氧化物的高效“共形轉變”，獲得的產物中幾乎不存在MOF殘餘。有機配體被完全取代於鹼液中，並可通過中和鹼液回收90%的有機配體，大大降低了生產成本。不僅如此，無殘餘配體的氫氧化物作為超級電容器電極材料表現出極其優越的性能，不僅能量密度大，且表現出極高的穩定性。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b02106
https://doi.org/10.1002/smll.201904663
五、生物醫藥應用
血栓相關疾病，如缺血性卒中，急性心肌梗死、深靜脈血栓形成等，具有高致死率和致殘率。目前以纖維蛋白溶解藥物為代表的溶栓藥廣泛應用於臨床，但該類藥溶栓後致命的出血風險是其臨床應用的一大侷限。北京化工大學劉惠玉教授合作在期刊AdvancedScience報道了基於靶向血栓部位GPIIb/IIIa受體的RGD肽偶聯金屬有機骨架（MOF）衍生的含有類卟啉結構的介孔碳球（PMCS），探究了一種特定位點光熱光動力雙重血栓治療策略，實現了87.9%的下肢血栓再通率。
本研究使用靶向納米顆粒介導的雙模態近紅外光溶栓，著重於提高生物安全性以及溶栓效應。靜脈注射後，偶聯RGD肽的PMCS可以主動靶向血栓，並藉助NIR光在血栓位點進行能量轉化，使纖維蛋白骨架結構及紅細胞等重要血栓組成成分崩解，從而實現有效溶栓。
與傳統的溶栓策略相比，該技術具有如下優勢：1）RGD-PMCS可以主動靶向活化的血小板表面上的GPIIb/IIIa受體，避免系統性纖維蛋白溶解療法的高出血風險；2）RGD-PMCS產生的活性氧可通過脂質過氧化損傷血小板第三因子，從而抑制血栓復發；3）光動力學和光熱療法的結合提高了血栓破裂的效率並預防了較大碎片的繼發性栓塞。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201901378
納米級光動力治療(PDT)是一種很有吸引力的抗腫瘤方式，細胞凋亡是其主要的毒性誘導機制。假設PDT中的高活性單線態氧可以消耗谷胱甘肽(GSH)並激活上鐵作用，其程度可以被氧化還原反應的納米載體進一步控制。天津大學趙燕軍教授團隊在Nano Letters上報道發現自由基抗癌療法新機理團隊以光動力學療法為模型，發現其不僅能誘發凋亡，而且能夠誘發細胞的程序性鐵死亡。
團隊通過構建redox敏感型金屬-有機框架納米載體，不僅可實現光敏分子(chlorin e6/Ce6)的可控遞送，還可以強化細胞的程序性鐵死亡，並通過體內外模型得到驗證。無論光照射與否，Ce6負載的納米載體在小鼠乳腺癌細胞系(4T1)中通過二硫代硫醇交換反應引起細胞內GSH的耗竭。
GSH的消耗進一步導致了過氧化物谷胱甘肽4 (GPX4)的失活和細胞毒性的增強，而這些都被鐵作用抑制劑減輕了。在4T1荷瘤小鼠模型中，證實了全活性納米載體在體內對腫瘤生長抑制和動物存活率方面的優勢。鐵螯合物的協同作用使納米載體的抗腫瘤能力減弱，這是由腫瘤生長迅速和GPX4活性恢復所支持的。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b02904
納微顆粒為生物劑型工程的發展做出了重要貢獻。受限於細胞膜的屏障作用和細胞內的降解因素，外源的酶分子難以進入細胞內發揮高效的催化反應。為解決這一難題，中國科學院過程工程研究所馬光輝研究員等合作在NatureCommunications 上報道開發了基於無定形金屬有機框架開發出一種新劑型，可實現酶分子的細胞內高效負載遞送和催化，在單細胞水平上實現細胞代謝產物的原位檢測。
無定形MOF納米劑型的構建及在細胞代謝物原位檢測中的創新應用
該劑型能夠克服細胞膜屏障，將酶分子高效遞送進細胞中，同時利用納米顆粒的保護作用，保證酶分子的天然活性，進一步藉助無定形態金屬有機骨架的介孔結構（3-6 nm，晶態結構僅1 nm），強化底物和產物的傳質擴散。基於上述優勢，該劑型可用於細胞內代謝產物的原位檢測。
以葡萄糖為例，經過該劑型催化後的產物可以與相應的熒光探針反應，藉助高內涵技術在單細胞水平上實現無損傷的實時定量檢測，可用於細胞代謝狀態的判斷以及正常細胞和癌細胞的區分（圖 e-j），為慢性病的監控和癌症的早期診斷提供了新思路。
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https://doi.org/10.1038/s41467-019-13153-x
光動力療法（PDT）是一種基於光化學反應的治療技術，具有高的可控性和低的毒副作用，已被應用於腫瘤等相關疾病的臨床治療。然而，臨床批准的光敏劑需要可見光來激發，其有限的組織穿透能力制約了光動力療法在深層腫瘤治療上的應用。
國家納米科學中心李樂樂、趙宇亮課題組在Angew.Chem. Int. Ed.上報道了設計構建了Nd3+離子敏化的上轉換金屬有機框架Janus納米結構，實現了近紅外光觸發的、精準靶向線粒體的放大型光動力治療。
團隊利用外延生長法合成了Nd3+離子摻雜的、具有核殼結構的上轉換納米粒子（UCNPs）作為晶種，然後通過界面誘導的自組裝策略控制卟啉類金屬有機框架材料（MOFs）在其表面各向異性生長，製備了具有Janus結構的納米光敏劑；進一步利用結構不對稱的特性對其進行表面功能化，賦予其對線粒體的靶向特異性。在808 nm近紅外光激發下，Janus納米光敏劑中UCNP捕獲低能量光子後，通過共振能量轉移將能量傳遞給臨近的MOF納米粒子，從而特異性的在線粒體內產生單線態氧，實現光動力治療。
通過亞細胞水平調控線粒體（細胞的動力源和自殺武器儲藏庫）中ROS動態平衡，可激活細胞死亡機制來放大光動力治療效果。此外，808 nm激發光的使用可有效避免傳統980 nm激發上轉換髮光所產生的熱效應和損傷正常組織的問題，提高了激光應用的安全性。
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https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/anie.201911508
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