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金屬有機骨架材料(MOF)是一種具有周期性網(wǎng)絡結構的新型結晶多孔材料,,具有孔隙率高,、比表面積大、孔道規(guī)則,、孔徑可調(diào)等優(yōu)點,,ZIF-8、UIO-66和ZIF-67是最常見也是研究最多的3種MOF,。
本期小豐整理了這3種材料在關節(jié)炎治療,、壓電光催化H2O2、丙烯/丙烷分離中的應用進展,,一起看下吧~
Advanced Composites and Hybrid MaterialsMOF
基納米材料通過調(diào)節(jié)骨微環(huán)境治療骨關節(jié)炎
骨關節(jié)炎(OA)是一種退行性關節(jié)疾病,,其特征是軟骨退變,、軟骨下骨重塑和慢性炎癥。
2025年1月17日,,期刊Advanced Composites and Hybrid Materials報道研究人員設計了一種新型的生物相容性MOF基納米材料/納米酶治療劑(CaCO3@ZIF@Mo-TA)用于退變性關節(jié)炎的治療,。
在該項工作中,研究人員使用自組裝和離子交換方法合成了具有抗氧化活性的CaCO3@ZIF@Mo-Ta,,以逆轉(zhuǎn)軟骨組織受損的氧化應激,。由于關節(jié)炎具有獨特的pH生理微環(huán)境,可以在ZIF@Mo-Ta表面降解碳酸鈣產(chǎn)生免費的鈣離子,,從而有助于與關節(jié)炎相關的骨組織的修復和再生,。
進一步的研究發(fā)現(xiàn),這種新型納米顆粒CaCO3@ZIF@Mo-TA同時結合了CAT-like和類SOD催化活性,,而ZIF-8的應用保留了其潛在生物應用的內(nèi)在優(yōu)勢,。在OA大鼠模型中,CaCO3@ZIF-8@Mo-TA發(fā)揮協(xié)同調(diào)節(jié)作用,,并參與相關的細胞代謝途徑。通過調(diào)節(jié)促炎和抗炎因子的釋放,,抑制了軟骨基質(zhì)的惡性降解,,減輕了由炎癥引起的骨侵蝕,并促進和保護軟骨重建,,顯著改善了關節(jié)損傷并增強了對軟骨保護功能,。機制研究發(fā)現(xiàn),納米酶通過調(diào)節(jié)關鍵信號通路(包括NLRP3炎癥小體)發(fā)揮抗氧化和抗炎癥作用,。
本研究提出的基于MOF納米材料的多功能納米酶為退變性關節(jié)炎提供了一種有前景的治療策略,,具有臨床轉(zhuǎn)化價值。
文章名稱:Intra-articular injection of MOF-based nanomaterials for the treatment of osteoarthritis by modulating the bone microenvironment
鏈接:DOI:10.1007/s42114-025-01219-y
Angew
分子工程空間分離氧化還原中心實現(xiàn)高效的壓電光催化H2O2生產(chǎn)
利用壓電光催化從水和空氣中制備過氧化氫(H2O2)是一種很有前景的方法,,但由于反應活性位點不足和反應效率低,,其大規(guī)模應用仍面臨挑戰(zhàn)。
2025年2月6日,,期刊Angew報道研究人員巧妙地應用分子工程方法設計了一種蒽醌分子接枝金屬-有機骨架壓電光催化劑(UiO-66-AQ),,用于水和空氣中生成H2O2。
在該項工作中,,研究人員在分子水平上將可見光響應的AQ接枝到UiO-66上,,以實現(xiàn)高效的H2O2生成。該方法通過物理隔離空間上具有不同催化反應的氧化還原反應位點,,有效地促進電子和空穴的定向轉(zhuǎn)移,,可同時進行兩步單電子水氧化和雙電子氧還原反應,促使UiO-66-AQ催化劑在純水和空氣中的壓電光催化H2O2產(chǎn)率高達7872.4μMg-1h-1,。
值得注意的是,,實驗和計算模擬證實了在配體到鏈電荷轉(zhuǎn)移模式下的快速載流子分離。電子轉(zhuǎn)移到AQ部分并迅速形成內(nèi)部過氧化物以進行自發(fā)氧還原反應,而空穴則直接指向UiO-66配體以進行水氧化反應,。
此外,,在可見光和振動水流下,帶有由UiO-66-AQ制成的催化膜的連續(xù)流管式反應器可通過自芬頓工藝去除96%的有機染料,,證實了該催化劑在實際應用中的巨大潛力,。
這項工作加深了對壓電-光催化空間分離位點定向載流子遷移的理解,為環(huán)保和高效的H2O2合成開辟了新的途徑,。
文章名稱:Molecular Engineering Spatially Separated Redox Centers Enable Efficient Piezo-Photocatalytic H2O2 Production鏈接:DOI: 10.1002/anie.202425656
Advanced Functional Materials
用于高效丙烯/丙烷分離的穩(wěn)健金屬有機框架膜的磁場驅(qū)動制造
ZIF-67作為沸石咪唑酯類材料的一員,,由于其高的比表面積、大的孔隙率,,其在氣體吸附和膜分離領域具有很好的應用前景,,特別是ZIF-67膜有望應用于分離丙烯/丙烷混合物。然而,,由于晶體成核不規(guī)則和晶界結構不良,,獲得高透磁選擇性ZIF-67膜仍然具有挑戰(zhàn)性。
2025年1月16日,,Advanced Functional Materials報道了一種磁場驅(qū)動方法,,可在室溫下在陽極氧化鋁基板上制造高質(zhì)量的ZIF-67膜并用于丙烯/丙烷分離。
研究發(fā)現(xiàn),,磁場的存在可通過縮短誘導期來提高成核速率,,促進Co2+離子的有序和快速遷移,優(yōu)化ZIF-67微晶在襯底上的成核,,同時抑制晶粒的過度生長,。這些因素共同改善了MOF膜中的晶界結構和抑制晶間缺陷。
所得的ZIF-67膜厚度小于480nm,,表現(xiàn)出優(yōu)異的丙烯/丙烷分離性能,。最佳丙烯/丙烷混合物分離系數(shù)為135,丙烯滲透率為2.3×10-8mol m-2s-1Pa-1,。
該研究展示了一種磁場驅(qū)動方制備MOF膜的合理設計策略,,這種膜具有卓越的分離性能和穩(wěn)定性,可滿足未來的工業(yè)應用需求,。
文章名稱:Magnetic‐Field‐Driven Fabrication of Robust Metal‐Organic Framework Membranes for Efficient Propylene/Propane Separation
鏈接:DOI:10.1002/adfm.202422400
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