【期刊】理化性质对MOFs材料细胞毒性影响的最新研究进展

在过去的几十年里，多孔材料由于其优异的性能和广泛的应用而备受关注。而在各种多孔材料中，金属和有机材料通过配位键结合得到的金属-有机框架（MOF）为多孔材料的设计打开了新的窗口，自1995年Yaghi小组首次报告MOFs 以来，已合成了100000多种MOFs。其独特的特性，包括可调节的孔隙率、定制的化学成分、大的比表面积和易于功能化的特性，使MOF在气体存储和分离、催化、传感、吸附、能源和生物医学等不同领域的众多应用中具有广阔的前景。尽管MOFs在多个领域具有应用前景，但其广泛应用导致了环境健康风险。在完整的生命周期中，MOF颗粒意外释放到环境中是不可避免的，而释放的 MOF在环境介质中的沉积、分解和分布可能导致其暴露于人类和其他生物，从而引发各种生物效应。此外，在生物医学（如生物成像、药物输送系统）中有意使用 MOFs 也会导致对人体的暴露风险。

近日，为阐明MOFs的环境暴露途径及细胞毒性，江南大学严秀平团队在Small Science上发表了综述文章，介绍了影响MOFs细胞毒性的关键因素，并展望了MOFs可持续发展的未来。

在本综述中，作者首先介绍了MOF材料的关键应用领域，包括气体储存和分离、催化、传感、吸附和生物医学等。之后，作者讨论了MOF对人类可能的暴露途径，例如吸入、消化、皮肤渗透以及静脉注射等。作者指出，随着MOF在生物医学领域的应用增多，对人体的暴露风险也不可避免的增加，其带来的潜在影响必须引起重视。

接下来，作者重点讨论了影响MOF材料细胞毒性的因素。首先，MOF材料中的金属成分有可能会造成细胞活力下降、DNA损伤及细胞功能丧失，生物相容性金属（Mg、Ni等）带来的细胞毒性通常小于过渡金属（Co、Cu、Mn等）。其次，有机框架的结构差异也会导致MOF细胞毒性的不同，但需要结合每种MOF具体评估。

此外，作者还回顾了MOF的尺寸、形状、表面官能团和剂量对细胞毒性的影响。作者指出，MOF材料的细胞毒性通常是多种因素相互作用的结果，目前对MOF细胞毒性的评估取得了一定进展，但在长期毒性、细胞毒性分子机制和细胞毒性预测方面尚有空缺。在未来，研究者应关注MOF的长期细胞毒性评估/监测、基于分子生物学方法阐述细胞毒性的分子机制、基于人工智能对MOF的细胞毒性进行预测，以及进行体外和体内研究，明确MOF的生物相容性。

论文信息：

Recent Advances in Research on the Effect of Physicochemical Properties on the Cytotoxicity of Metal–Organic FrameworksFang Hao, Zhu-Ying Yan, Xiu-Ping Yan*Small ScienceDOI: 10.1002/smsc.202200044

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Science

期刊简介

Small Science是Wiley于2021年最新推出的纳米领域开放获取顶尖旗舰期刊。收录纳米研究工作成果，侧重于物理、化学、材料科学、工程学、环境科学、生命科学和医学等领域的微米/纳米级结构和系统的设计、表征、机理、技术及应用。特别欢迎前沿、跨学科应用研究及针对特定领域长期挑战问题的基础科研工作。

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