功能导向纳米多孔金属有机骨架材料的设计合成及药物搭载－控释研究

It has important scientific significance and practical value for research of novel nanometer drug carriers with accurate positioning and controlled release in targeting nano-drug-delivery system. The project is to construct novel nano-porous metal-organic frameworks with micro or mesopores which self-assembled from different organic ligands and metal ions(or metal clusters) to solve the disadvantage of organic polymer and inorganic porous materials, as the guidance of drug delivery and controlled release. And then, in the basis of all kinds of characterization, take the drug release of Chinese herbal medicine active ingredients in the three gorges region as a probe, we will study from theoretical and experimental aspects to explore the synthesis conditaions, structural features, physical properties, controlled-release effects and reveal the internal relation, reaction mechanism and find high-carried nano-porous metal-organic framework materials. According to the above researches, it not only promote the research process of drug release of metal-organic frameworks, but also enrich the contents of supramolecular chemistry, coordination chemistry, materials chemistry and pharmaceutical chemistry.

研制和开发新型纳米药物载体对解决靶向药物传输系统的准确定位以及药物的控释有着重要的科学意义和实用价值。本项目针对当前有机高分子聚合物和无机多孔材料等药物载体的不足，以药物搭载-释放为功能导向，利用不同尺度的有机功能基块和无机金属离子（金属簇），通过化学自组装技术构筑具有微孔、介孔等纳米孔道结构的新型药物搭载材料- - 纳米多孔金属有机骨架材料；进而，在各类表征的基础上，以三峡地区中草药活性成分的搭载-控释为探针，从理论和实验相结合的角度探索纳米多孔金属有机骨架材料的合成条件、结构特征、物化性质及其与药物搭载-控释的内在关联，揭示其机理，总结其中规律，研制高搭载量且控释性能优越的纳米多孔金属有机骨架材料，推进其在药物搭载及控释方面的研究进程，丰富超分子化学、配位化学、材料化学和药物化学的研究内容。

研制和开发新型纳米药物载体对解决靶向药物传输系统的准确定位以及药物的控释有着重要的科学意义和实用价值。本项目针对当前有机高分子聚合物和无机多孔材料等药物载体的不足，以药物搭载-释放为功能导向，设计合成了共轭三、四和五羧酸有机构筑基元，结合密度泛函理论(DFT)和测试表征，研究了上述基块的物理性质、结构、共轭性、电子效应、电荷分布、光谱性质等，预测了其可能的反应条件和配位能力；进而以其作为构筑基块与适当的环境友好型金属离子或金属簇为节点，采用溶液、水热等方法构筑了50余种金属有机框架材料；采用X-射线单晶衍射、热重、粉末衍射、红外、紫外、荧光分析等测试手段研究了所获得晶态材料的结构、热稳定性、纯度以及其他物理性质，同时以布洛芬、5-氟尿嘧啶、三峡地区药物分子（3-氢化松苓酸B、没药烷吉酮）作为功能探针分子，研究了上述药物分子与多孔MOFs材料的药物缓释动力学；根据实验结果，探讨了有机共轭基块、骨架节点对所获材料的晶体结构、孔隙率、光物理性质、药物缓释等的影响规律，探索了材料内部孔道结构与药物缓释之间的内在关联，筛选出了三类具有较好药物缓释性能的多孔金属有机骨架材料，研究了药物缓释反应机理，总结了其中规律，上述材料的性能研究结果毫无疑问使得多孔MOFs在药物缓释领域有着一定的应用价值，此外还研究了部分所获MOFs材料在荧光、磁学、气体吸附存储以及光催化方面的性能，有关材料的性能进一步的研究还在继续中。本项目所获得的研究成果为进一步拓展多孔金属有机骨架材料的应用积累了可靠的实验数据，丰富了配位化学、结构化学和材料化学的研究内容。在项目执行期间在Coord. Chem. Rev.、 Chem. Commun.、 J. Mater .Chem. A.、Inorg. Chem.、 Dalton Trans.、 CrystEngComm.等期间发表SCI收录论文23篇，获湖北省自然科学奖二等奖1项；参加国内学术会议5次，邀请国内外专家交流8次，培养研究生4人。