黃維院士團隊在配位聚合物空心微球合成方面最新研究進展

2020-09-20 小材科研

配位聚合物是由金屬離子和有機配體通過配位作用而形成空間網絡結構，因具有優異的光、電和磁學性質而在催化、生物成像、光熱治療和藥物輸送等領域表現出重要的應用前景。它們的性質在很大程度上決定於體系中的金屬離子，發展普適合成配位聚合物微球的方法具有重要應用前景。傳統的合成方法為：在模板上生長不同的配位聚合物，通過刻蝕模板，得到產物；缺點主要有由於金屬離子和配體的作用力的差異，需要優化反應條件實現不同的配位聚合物在模板上的生長，使合成變得複雜且耗時。

黃維院士團隊在前期納米顆粒體系離子交換反應研究的基礎上，發展了一種通過離子交換來合成配位聚合物微球的普適方法。具體為：在合成Co2+-PA（鈷-植酸）空心微球的基礎上，在路易斯酸鹼理論的指導下，探索了其和不同金屬離子（包括鹼土金屬離子，過渡金屬離子和稀土金屬離子等）的交換行為，實現了空心微球中金屬離子的全部和部分的交換。主要的發現有：強酸性的金屬離子（比Co2+強）能夠快速實現起始Co2+-PA空心微球中Co2+的交換，且產生形變；中等酸性金屬離子（和Co2+相當）的交換能力和離子半徑相關，離子半徑略大的有利於交換反應；弱酸性金屬離子完全取代Co2+離子則較難。這主要是因為外來的金屬離子需要和植酸中的不同磷酸根配位，當其和磷酸根的作用力較小（弱酸強鹼）且離子半徑較小時，很難進行完全的離子交換。

在進一步的研究中發現，軟硬酸鹼理論可以進一步地解釋所得產物在酸性介質中的穩定性，且產物在模擬生理條件具有良好的生物相容性。這一方法的另一特點為：通過全部或部分的離子交換，可以在空心微球中引入功能性金屬離子，拓展產物在生物成像、藥物遞送和催化領域的應用。

相關研究成果以「A General Strategy for Hollow Metal-Phytate Coordination Complex Micropolyhedra Enabled by Cation Exchange」為題，於近日在國際頂級期刊Angewandte Chemie International Edition（德國應用化學）以熱點文章發表（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, DOI：10.1002/anie.202005892）。陳美玲為文章的第一作者（團隊的研究助理），黃維院士和劉小網教授為文章的共同通訊作者。

來源：柔性電子研究院

文章連結：

https://doi.org/10.1002/anie.202005892

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