西安交通大学张明明教授综述：发光金属笼的生物医学应用

金属笼是由金属配位驱动自组装形成的一种定义明确且离散的三维超分子结构。将发光基团集成其中，为金属笼提供了迷人的结构和有趣的光物理性质。不同的荧光团（如苝、卟啉、四苯基乙烯、六苯基苯和苝二酰亚胺）可作为金属笼的构建块，使其具有可调的发光特性。发光金属笼用于生物医学领域有以下几个优点:(1)金属离子和有机配体的多样性使金属笼的空腔尺寸可调，可用于包封生物活性分子；(2)金属配体(Pt、Ir、Ru等)对癌细胞具有固有的细胞毒性，可直接作为抗癌药物使用；(3)易于功能化的有机配体为金属笼提供了从蓝色到近红外的可调发光；(4)通过配位键将多个功能配体进行整合，从而将不同功能结合到一个平台上；(5)通过与两亲性聚合物共组装，金属笼易转化为纳米颗粒，提高了金属笼在生理环境中的稳定性以及通透性和滞留(EPR)效应。

虽然发光金属笼已广泛应用于化学传感、光电器件、发光材料等领域，但在生物医学领域的应用仍处于起步阶段。近日，西安交通大学张明明教授等人应邀在SCIENCE CHINA Chemistry上发表了题为“Emissive metallacages for biomedical applications”的综述文章，详细介绍了近年来发光金属笼在生物医学领域内的研究进程和最新进展。

本文中，作者从生物成像、药物递送和癌症治疗三个方面详细讨论了这一新兴领域的最新进展。作者结合具体实例介绍了发光金属笼自身、主客体复合物以及靶向金属笼在生物成像方面的应用，此外，详细阐述了发光金属笼独特的空腔结构为其在递送抗癌药物、光敏剂、以及治疗性蛋白质等方面的优势。结合金属配体固有的抗癌活性、空腔的包裹能力以及金属笼的发光功能，作者进一步介绍了发光金属笼在癌症治疗方面的应用。虽然发光金属笼材料在生物医学应用方面取得了进展，但这一领域仍存在一些挑战，如金属笼在生物环境中的稳定性不好、结构-性能关系不清晰。作者指出，构效关系的研究不仅会加深我们对金属笼光物理性质的理解，而且有助于设计具有理想功能的新型发光金属笼。本文为构建具有生物功能的新型金属笼材料提供了理论指导，将进一步推动其作为生物医用材料的发展。

论文的第一作者为西安交通大学博士生冯倩，通讯作者为张明明教授。详见：Qian Feng, Rongrong Li, Tingting Gao, Dake Chu & Mingming Zhang. Emissive metallacages for biomedical applications. Sci. China Chem. 2023，doi: 10.1007/s11426-023-1672-4.

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【通讯作者简介】

张明明：2007年获得浙江大学化学学士学位，2012年加入浙江大学黄飞鹤教授课题组，获超分子化学博士学位。2012年至2017年，先后加入佐治亚理工学院夏幼南(Younan Xia)教授、马里兰大学Lyle Isaacs教授、犹他大学Peter J. Stang教授课题组，担任博士后研究员。2017年8月加入西安交通大学材料科学与工程学院，主要从事多组分配位超分子材料的研究。

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