金属有机骨架材料在人体和环境中的降解及其机制

摘要

金属有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)材料是一类由金属离子(团簇)与有机配体形成的新型多孔材料,在生物医药和环境等领域具有广阔的应用前景.然而在应用过程中,人体的生理环境和外界环境均能引起MOFs结构的变化甚至降解,进而影响MOFs的功能及应用,并可能对人体和环境健康产生潜在风险.因此,本文系统归纳了模拟人体生理条件(如pH、离子、蛋白质/酶等)和环境条件(如水分子、氧化还原物质、光照、温度等)对MOFs降解行为的影响及其作用机制.在人体消化系统和血液中,pH和PO_(4)^(3-)是影响MOFs降解的主要因素,分别通过直接破坏MOFs中的配位键和金属导致其降解.在环境中,水分子则是影响MOFs稳定性的关键因素,主要通过置换反应置换MOFs中的有机配体或通过水解作用破坏MOFs中的配位键导致MOFs发生降解.这为明确MOFs降解行为及降解产物对人体健康影响及其环境归趋提供基础支撑.最后,本文结合现有问题对未来MOFs的降解研究进行了展望和建议,以期为MOFs的绿色、可持续应用提供理论依据.