[发明专利]主-客金属有机骨架系统

说明书

本发明涉及用于生产具有包封生物分子的骨架的金属有机骨架(MOF)的方法，方法包括在溶液中将生物分子与MOF前体结合，其中生物分子促进包封骨架的形成。

技术领域

本发明一般地涉及主-客金属有机骨架(MOF)系统。具体地，本发明涉及含有生物分子的MOF及其生产方法。

背景技术

MOF是通过由多官能有机配体配位的包含金属离子，例如金属离子或金属氧化物的金属簇所形成的杂化配位结构。这导致了可以是高度多孔的1、2或3维结构的形成。

MOF的孔隙度可以看作是处于通道连接的笼的形式的腔的空间布置。基于金属离子和有机配体的具体选择，具有处于开放的微孔和间隙孔形式的腔的MOF是可用的。

腔的独特尺寸特征和空间分布提供了每个颗粒具有约为数千平方米表面积的MOF。有利地，还可以使用应用于MOF结构的有机配对物的常规有机化学试剂来调整腔的表面的化学性质。

由于它们独特的多孔特性，MOF代表了理想的多孔基质，其内包封了所需的成分以形成主-客MOF系统。基于客体物质的性质，这类系统对于气体储存/分离装置、催化、药物递送、光电子学和传感中的应用是极其有吸引力的。例如，MOF基质可以作为尺寸-选择性过滤器，其允许某些化学物质扩散穿过MOF骨架以接触包封在其中的化学活性物质并促进特定化学反应。

对于主-客MOF系统的产生，生物分子是特别有吸引力的一类客体，这是因为这种系统将高度适用于例如工业规模的酶催化、药物递送系统、高灵敏度生物测定和生物传感器。通常，那些应用需要位于载体上的生物活性物质的稳定，而不损害它们的生物活性。

然而，这种系统的开发仍处于其初期。获得包封生物分子的MOF的可用路径主要基于用所关心的生物分子渗透预形成的MOF(合成后渗透)。

合成后渗透的实例可见于Vasiliki Lykourinou,Yao Chen,Xi-Sen Wang,LeMeng,Tran Hoang,Li-June Ming,Ronald L.Musselman,和Shengqian Ma,'ImMobilization of MP-11 into a Mesoporous Metal-Organic Framework,MP-11@mesoMOF:A New Platform for Enzymatic Catalysis',Journal of the AmericanChemical Society,133(2011),10382；Yao Chen,Vasiliki Lykourinou,CarissaVetromile.Tran Hoang,Li-June Ming,Randy W.Larsen,and Shengqian Ma,'How CanProteins Enter the Interior of a MOF？Investigation of Cytochrome cTranslocation into a MOF Consisting of Mesoporous Cages with MicroporousWindows',Journal of the American Chemical Society,134(2012),13188；Yao Chen,Vasiliki Lykourinou,Tran Hoang,Li-June Ming,Shengqian Ma,'Size-selectivebiocatalysis of myoglobin i mMobilized into a mesoporous metal-organicframework with hierarchical pore sizes',Inorganic Chemistry,51(2012),9156。

然而，那些方法对于例如可以渗透至MOF骨架的生物分子的量、尺寸和类型具有一些限制。同时，渗透的MOF内的生物分子的分布在整个主体骨架内是不均匀的。另外，合成后渗透可以导致客体生物分子的特定生物活性的丧失。