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氨基酸生物金属有机框架的构建及在生物领域的应用*

2023-10-21侯梦楠王柏文张姬晴刘圣楠张茂芳杨树凯崔培培

云南化工 2023年10期
关键词:生物

侯梦楠,王柏文,张姬晴,刘圣楠,张茂芳,杨树凯,崔培培

(德州学院 生命科学学院,山东 德州 253023)

1995年,Yaghi等首次提出金属有机框架(Metal-Organic Framework,简称MOF)概念,自此金属有机框架作为一种新型多孔材料得到了广泛深入的研究[1-3]。随着MOF与生命科学之间的交叉融合、相互渗透,人们不仅限于关注MOF的结构、追求大的比表面积和孔容量,而且更关注MOF与生物分子的相互作用,从活性位点、主客体作用等多个方面研究MOF与生物体相互作用的分子机制、热力学和动力学平衡等,从而产生新的研究方向。生物金属有机框架(Biological Metal-Organic Framework,简称BioMOF)应运而生。

BioMOF通常是指基于生物分子构筑的金属有机框架。从结构上分析,自然界中绝大多数生物分子均含有O或N等可以与金属离子配位的配位原子,理论上可以与金属离子形成配合物。金属离子的丰富性以及配位方式的多样性赋予了这种新型材料优异的物理性质和化学性质,在生物载药、药物缓释、荧光检测、分子探针等领域有着极大的应用前景[4-6]。目前,构筑BioMOF的生物分子主要有:氨基酸、核碱基、多肽、蛋白质等。本论文主要对以氨基酸为配体构筑的BioMOF进行综述,主要从配位模式及生物应用两个方面进行论述。

1 氨基酸

氨基酸是构成蛋白质的基本单位,赋予蛋白质特定的分子结构形态,使其具有生化活性。氨基酸分子结构中同时含有氨基(—NH2)和羧基(—COOH),并且氨基和羧基都直接连接在同一个—CH—结构上,可以与金属离子配位形成BioMOF。以简单的氨基酸为例,金属离子可以与氨基部分的N以及羧基部分的O分别或同时配位(图1)。……

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