有些材料之所以特别，不是因为它们含有什么，而是因为它们不含有什么。这就是金属有机框架(mof)的情况，这种超多孔结构正在开发用于从防火到药物输送的各种未来应用。
事实上，mof是人类已知的最多孔的材料。一种被称为NU-110的金属有机框架具有如此大的表面积，只要展开一克就可以覆盖一个半足球场。
巨大的内表面面积是原子成分的结果——金属原子被有机分子连接在一起，形成了一个类似笼子的结构。正是通过对这些笼子的化学成分进行修补，并在其中插入不同的物体，科学家们才能够考虑到如此多不同的应用。
英国格拉斯哥大学的罗斯·福根博士正在研究用于癌症药物输送的金属有机框架，他说:“通过明智地选择金属和连接分子，可以制备出大量具有特定需求的材料。”
活动的目标
大多数化疗药物最终会影响健康组织和肿瘤，因此众所周知的副作用是恶心、肾脏损伤和脱发。为了尝试解决这个问题，一些“被动靶向”治疗基于纳米颗粒，以便利用肿瘤比正常细胞更能保留纳米颗粒的事实。
福根博士的目标是做得更好，积极地针对肿瘤。癌症药物可以装载到金属有机框架中，而mof本身可以被设计成专门附着在肿瘤上。
主动靶向意味着所有的药物最终都会到达肿瘤的门口，因此产生的副作用更少。这也意味着医生可以使用通常过于强大而无法考虑的药物治疗。
“金属有机骨架不会累积，”福根博士说。“一旦它们运送了货物，它们就会水解(分解)，分解成金属和连接部件，这些部件可以选择完全无毒的。”
目前，福根博士和他的同事们正在开发金属有机框架的化学成分，利用DNA和其他分子，使它们附着在肿瘤上。与此同时，他们正在开发制造快速、可调节和可重复的mof的方法——这些都是临床试验的关键要求。
100倍提升
今年，他们有了一个重要的发现:癌症药物的细胞毒性或有效性在很大程度上不是由它们的数量决定的，而是由它们被服用的特定机制决定的。事实上，用金属有机框架调整这一机制，使研究人员能够将简单抗癌分子的细胞毒性提高大约100倍。
金属有机框架被吹捧为几乎所有事物的救星。它们有可能储存氢气用于清洁发电，进行人工光合作用，甚至探测化学武器。
在西班牙马德里的IMDEA材料研究所，王德义教授正在探索一种可能更广泛的应用:防火。目前的阻燃材料是基于含磷的有机分子，虽然有效，但对环境有害，而且往往会损害任何表面的硬度。
另一方面，金属有机框架实际上可以改善表面的机械性能。它也可以含有阻燃化合物，但使用更少，以产生相同的保护。
王教授说:“我们可以以一种更环保的方式改善阻燃性，而不牺牲机械性能，甚至不改善它们。”王教授解释说，当他的阻燃金属有机框架暴露在火中时，它不会燃烧，而是简单地烧焦，保护下面的东西。
不稳定
到目前为止，一切顺利。但是问题仍然存在，比如金属有机框架在水中不是很稳定，这是一个问题，例如，如果科学家想将它们加入水性阻燃涂料中。王教授认为，答案可能是在金属有机框架表面涂上表面活性剂——洗涤剂就是一个常见的例子——以帮助它们稳定并与水混合。
好消息是，王教授和他的同事们正在使用的特殊mof已经可以快速批量生产，这意味着一条低成本的工业化路线看起来是可行的。
他说:“我们日常生活中的许多热塑性聚酯都可以被赋予阻燃性和其他功能，比如增强机械性能。”
乔恩·卡特赖特著
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