HOOC-PEG在改性NMOFs时的作用
瑞禧生物2024-12-17   作者:ws   来源:
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mPEG - COOH :甲氧基聚乙二醇-羧基。其中 “m” 代表甲氧基(CH3O -),它位于聚乙二醇(PEG)链的一端,而羧基(-COOH)位于聚乙二醇链的另一端。聚乙二醇部分是由多个乙二醇单元(-CH2CH2O -)重复连接而成的。这种结构使得它既有聚乙二醇良好的水溶性、生物相容性等特点,又有羧基的化学活性。

 

NMOFs:纳米金属有机框架(Nano Metal-Organic Frameworks)是一种新兴的纳米材料,具有结构和性能。金属离子或团簇节点:NMOFs 的结构中,金属离子或金属团簇作为节点。这些金属中心具有多种价态和配位能力,可以与有机配体形成稳定的配位键。不同的金属离子会赋予 NMOFs 不同的物理化学性质。有机配体:有机配体是 NMOFs 的另一重要组成部分,它们通过与金属离子或团簇的配位作用,将金属节点连接起来,形成扩展的一维、二维或三维网络结构。常见的有机配体包括羧酸盐、膦酸盐、咪唑酸盐和酚酸酯等。有机配体的选择和设计对于 NMOFs 的结构、性能和功能具有关键影响,可以通过选择不同的有机配体来调控 NMOFs 的孔径大小、形状、表面化学性质等。

NMOFs 

1.表面功能化作用

引入活性基团:HOOC - PEG分子中的羧基是一种活性官能团。在改性纳米金属-有机框架(NMOFs)时,羧基可以与 NMOFs 表面的金属离子或有机配体上的活性基团发生化学反应。例如,一些 NMOFs 表面的金属离子(如 Zn²⁺、Cu²⁺等)可以与羧基形成配位键,从而将聚乙二醇(PEG)链连接到 NMOFs 的表面。这种连接方式实现了 NMOFs 的表面功能化,为后续的进一步改性或应用提供了基础。

改善表面性质:PEG 链具有良好的水溶性和生物相容性。当 HOOC - PEG 连接到 NMOFs 表面后,能够改善 NMOFs 的表面亲水性。对于原本亲水性较差的 NMOFs,这种改性可以使其在水溶液中具有更好的分散性,防止其团聚。

 

2.尺寸和稳定性调节作用

控制颗粒间距和尺寸:PEG 链具有一定的长度和柔韧性。在 NMOFs 改性过程中,连接到 NMOFs 表面的 PEG 链可以调节 NMOFs 颗粒之间的距离。当多个 NMOFs 颗粒存在时,PEG 链可以起到空间位阻的作用,防止颗粒之间的过度聚集,从而在一定程度上控制 NMOFs 的尺寸分布。

增强稳定性:一方面,通过防止 NMOFs 的团聚,间接提高了 NMOFs 在溶液中的稳定性。另一方面,PEG 链的存在还可以在一定程度上保护 NMOFs 的结构。例如,在面对一些可能导致 NMOFs 结构破坏的化学环境(如酸碱环境)或物理因素(如超声处理)时,PEG 链可以作为一种 “缓冲层”,减少这些因素对 NMOFs 结构的损害,增强其稳定性。

 

3.改善生物相容性和化合物负载能力

生物相容性提升:在生物医学领域,良好的生物相容性是 NMOFs 应用的关键因素之一。HOOC - PEG 改性后的 NMOFs,由于 PEG 链的生物相容性,使其在生物体内的免疫原性降低,更有利于与生物系统相互作用。例如,在体内成像应用中,改性后的 NMOFs 能够更好地与生物细胞和组织接触,减少被免疫系统清除的风险。

化合物负载和释放调节:PEG 链的存在可以改变 NMOFs 的内部结构和表面性质,从而影响其化合物负载能力。一方面,PEG 链可以增加 NMOFs 的亲水性,有利于水溶性化合物的负载。另一方面,在化合物释放过程中,PEG 链可以调节化合物从 NMOFs 中的释放速率。例如,通过调节 PEG 链的长度和密度,可以控制化合物分子在 PEG 链周围的扩散速度,实现化合物的缓慢、持续释放。