一种钇基金属-有机框架材料及其应用的制作方法

2021-02-02 04:02:29|

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[0001]
本发明涉及一种多孔金属有机框架材料，具体涉及一种钇基金属-有机框架材料(y-mof)及其应用。

背景技术：

[0002]
随着医学技术的发展，癌症的治疗水平得到了很大程度的进步，常见的临床癌症治疗方法主要有化疗、手术和放疗等，但具有治疗时间长、治疗费用昂贵、治疗效果不彻底等缺点。热疗、光动力治疗和化学动力治疗等是近几年兴起的几种治疗癌症的方法，化学动力治疗由于其条件简单、效果良好且具有靶向性而备受关注。化学动力治疗是在肿瘤细胞内在fe
2+
,mn
2+
,ti
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,cu
2+
等离子的作用下，催化h2o2生成强氧化性羟基(
·
oh)从而诱导肿瘤细胞凋亡的一种新型肿瘤治疗技术。另外，在临床上诊断与治疗的相对独立、脱节往往错失最佳治疗时机，无法在治疗过程中对病变组织精准定位和实时监测而影响临床上对治疗手段有效的评估。若基于一种载体材料，将先进的医学影像技术和化学动力治疗手段相结合，则可达到诊疗一体并提高治疗效果。
[0003]
金属-有机框架材料(mofs)是由金属离子或金属簇与有机配体通过配位方式自组装而成的多孔晶体材料，由于其具有高孔隙率、大的比表面积、材料尺寸可调节性、材料组成成分的多样性、热稳定性和化学稳定性、可功能化修饰以及合成条件温和等优势，成为了人们广泛关注和研究的一种新型多孔材料。本发明所述的钇基金属-有机框架材料(y-mof)可作为载体材料，同时装载金属离子(mn
2+
,fe
2+
等)和药物分子(甲氨蝶呤、白消安、阿霉素等)，使其在磁共振成像、化学动力治疗和化学药物治疗等方面提供可能。

技术实现要素：

[0004]
本发明的目的是提供一种制备的钇基金属-有机框架材料(y-mof)的方法，该金属-有机框架材料生物相容性较好，可作为载体材料，同时装载金属离子 (mn
2+
,fe
2+
等)和药物分子(甲氨蝶呤、白消安、阿霉素等)，能基于该体系达到磁共振成像、化学动力治疗和化学药物治疗的目的，使得患者不错过最佳治疗时机、降低治疗成本，也能够在治疗的同时检测到治疗效果。
[0005]
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
[0006]
一、一种钇基金属-有机框架材料(y-mof)
[0007]
所述的钇基金属-有机框架材料(y-mof)的化学式为：y4(m)2·
(dmf)
3.5
·
(h2o)，化学式中，m为2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(4-吡啶)1,3,5-三嗪或 1,3,5-三苯甲酸吡啶。
[0008]
二、一种钇基金属-有机框架材料(y-mof)的制备方法，方法包括以下步骤：
[0009]
(1)分别提供三价钇离子的水溶液以及含有有机配体l和邻氟苯甲酸的有机配体溶液。
[0010]
(2)将步骤(1)中的三价钇离子的水溶液以及含有有机配体l和邻氟苯甲酸的有机
配体溶液混合，然后在密闭及100-120℃条件下反应2-3天，再依次经冷却、固液分离、有机溶剂洗涤和干燥，最后得到钇基金属-有机框架材料 (y-mof)。
[0011]
所述的三价钇离子采用硝酸钇或氯化钇，三价钇离子的摩尔浓度为 0.04-0.05mol/l。
[0012]
所述的有机配体l为2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪(h3tatb)、2,4,6-三(4
-ꢀ
吡啶)1,3,5-三嗪或1,3,5-三苯甲酸吡啶。
[0013]
所述的有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺或n,n-二乙基甲酰胺中的一种或多种。
[0014]
所述步骤(2)中，三价钇离子和有机配体l的质量比为1-3:1-2。
[0015]
所述的有机配体溶液中，有机配体l和邻氟苯甲酸的摩尔浓度分别为 0.004-0.006mol/l、0.200-0.210mol/l。
[0016]
所述步骤(2)中，混合采用超声混合。
[0017]
所述超声混合中，超声的频率是20-30khz，超声的时间是5-10min。
[0018]
所述的钇基金属-有机框架材料(y-mof)在磁共振成像、化学动力治疗药物制备和化学治疗药物制备的应用。
[0019]
本发明的有益效果：
[0020]
(1)本发明提供的钇基金属-有机框架材料(y-mof)为多孔结构，其生物相容性、水稳性较好，可作为载体材料同时装载金属离子(mn
2+
，fe
2+
等)和药物分子(甲氨蝶呤、白消安和阿霉素等)，具有磁共振成像、化学动力治疗和化学药物治疗的作用，能够在治疗的同时检测到治疗效果以及减少治疗成本。
[0021]
(2)本发明提供的钇基金属-有机框架材料(y-mof)采用溶剂热法制备，该方法操作简便、安全、原料易得、条件温和。
附图说明
[0022]
图1是装载金属离子后zju-16的紫外吸收光谱。
具体实施方式
[0023]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0024]
第一方面，本发明提供一种钇基金属-有机框架材料，钇基金属-有机框架材料(y-mof)的化学式为：y4(m)2·
(dmf)
3.5
·
(h2o)，化学式中，m为2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(4-吡啶)1,3,5-三嗪或1,3,5-三苯甲酸吡啶。
[0025]
具体地，当m为2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪时，该钇基金属-有机框架材料的化学式为y4(c
24
n3h
12
o
10.5
)2·
(dmf)
3.5
·
(h2o)；当m为2,4,6-三(4-吡啶)1,3,5
-ꢀ
三嗪，该钇基金属-有机框架材料的化学式为y4(c
18
n6h9)2·
(dmf)
3.5
·
(h2o)；当m 为1,3,5-三苯甲酸吡啶时，该钇基金属-有机框架材料的化学式为 y4(c
26
nh
12
o
10.5
)2·
(dmf)
3.5
·
(h2o)。
[0026]
第二方面，本发明提供一种钇基金属-有机框架材料(y-mof)的制备方法，包括以下步骤：
[0027]
(1)分别提供三价钇离子的水溶液以及含有有机配体l和邻氟苯甲酸的有机配体溶液；
[0028]
(2)将步骤(1)中的三价钇离子的水溶液以及含有有机配体l和邻氟苯甲酸的有机配体溶液混合，然后在密闭及100-120℃条件下反应2-3天，再依次经冷却、固液分离、有机溶剂洗涤和干燥，最后得到钇基金属-有机框架材料 (y-mof)。
[0029]
其中，所述有机配体l为2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(4-吡啶)1,3,5-三嗪或1,3,5-三苯甲酸吡啶。
[0030]
本发明的具体实施例如下：
[0031]
实施例1：
[0032]
(1)将22mg的硝酸钇y(no3)3溶解于1.8ml的水溶液中，配成摩尔比为0.044mol/l的y(no3)3水溶液；将24mg的2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪和346.2mg的邻氟苯甲酸溶解于12ml的n,n-二甲基甲酰胺中，配成2,4,6-三 (4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪摩尔浓度为0.0042mol/l、邻氟苯甲酸摩尔浓度为0.201 mol/l的有机配体溶液。
[0033]
(2)将上述1.8ml的y(no3)3水溶液和12ml的有机配体溶液置于反应釜中，在超声频率为25khz下超声8min，然后在105℃下放置48h后冷却到常温，再经过滤，并用n,n-二甲基甲酰胺对过滤后得到的固体颗粒进行洗涤后进行干燥，最后得到钇基金属-有机框架材料(y-mof)，其化学式为： y4(c
24
n3h
12
o
10.5
)2·
(dmf)
3.5
·
(h2o)。
[0034]
实施例2：
[0035]
(1)将19.8mg的硝酸钇y(no3)3溶解于1.8ml的水溶液中，配成摩尔比为0.040mol/l的y(no3)3水溶液；将21mg的2,4,6-三(4-吡啶)1,3,5-三嗪和334.8 mg的邻氟苯甲酸溶解于12ml的n,n-二甲基乙酰胺中，配成2,4,6-三(4-吡啶)1,3,5-三嗪摩尔浓度为0.004mol/l、邻氟苯甲酸摩尔浓度为0.200mol/l的有机配体溶液。
[0036]
(2)将上述1.8ml的y(no3)3水溶液和12ml的有机配体溶液置于反应釜中，在超声频率为30khz下超声7min，然后在110℃下放置48h后冷却到常温，再经过滤，并用n,n-二甲基乙酰胺对过滤后得到的固体颗粒进行洗涤后进行干燥，最后得到钇基金属-有机框架材料(y-mof)，其化学式为： y4(c
18
n6h9)2·
(dmf)
3.5
·
(h2o)。
[0037]
实施例3：
[0038]
(1)将27.5mg的氯化钇ycl3溶解于2.0ml的水溶液中，配成摩尔比为 0.050mol/l的ycl3水溶液；将25.8mg的2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪和337.45mg的邻氟苯甲酸溶解于11.8ml的n,n-二乙基甲酰胺中，配成2,4,6-三 (4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪摩尔浓度为0.005mol/l、邻氟苯甲酸摩尔浓度为0.205 mol/l的有机配体溶液。
[0039]
(2)将上述2.0ml的ycl3水溶液和11.8ml的有机配体溶液置于反应釜中，在超声频率为20khz下超声10min，然后在105℃下放置60h后冷却到常温，再经过滤，并用n,n-二乙基甲酰胺对过滤后得到的固体颗粒进行洗涤后进行干燥，最后得到钇基金属-有机框架材料(y-mof)，其化学式为： y4(c
24
n3h
12
o
10.5
)2·
(dmf)
3.5
·
(h2o)。
[0040]
实施例4：
[0041]
(1)将25.8mg的硝酸钇y(no3)3溶解于2.0ml的水溶液中，配成摩尔比为0.047mol/l的y(no3)3水溶液；将25.2mg的1,3,5-三苯甲酸吡啶和346.52 mg的邻氟苯甲酸溶解于11.8ml的n,n-二甲基甲酰胺中，配成1,3,5-三苯甲酸吡啶摩尔浓度为0.0048mol/l、邻氟苯
甲酸摩尔浓度为0.207mol/l的有机配体溶液。
[0042]
(2)将上述2.0ml的y(no3)3水溶液和11.8ml的有机配体溶液置于反应釜中，在超声频率为25khz下超声8min，然后在110℃下放置60h后冷却到室温，再经过滤，并用n,n-二甲基甲酰胺对过滤后得到的固体颗粒进行洗涤后进行干燥，最后得到钇基金属-有机框架材料(y-mof)，其化学式为： y4(c
26
nh
12
o
10.5
)2·
(dmf)
3.5
·
(h2o)。
[0043]
实施例5：
[0044]
(1)将23.3mg的ycl3溶解于1.8ml的水溶液中，配成摩尔比为0.047 mol/l的ycl3水溶液；将25.2mg的2,4,6-三(4-吡啶)1,3,5-三嗪和336.5mg的邻氟苯甲酸溶解于12ml的n,n-二甲基乙酰胺中，配成2,4,6-三(4-吡啶)1,3,5-三嗪摩尔浓度为0.0048mol/l、邻氟苯甲酸摩尔浓度为0.201mol/l的有机配体溶液。
[0045]
(2)将上述1.8ml的ycl3水溶液和12ml的有机配体溶液置于反应釜中，在超声频率为25khz下超声6min，然后在105℃下放置60h后冷却到室温，再经过滤，并用n,n-二甲基乙酰胺对过滤后得到的固体颗粒进行洗涤后进行干燥，最后得到钇基金属-有机框架材料(y-mof)，其化学式为： y4(c
18
n6h9)2·
(dmf)
3.5
·
(h2o)。
[0046]
测试例
[0047]
通过简单的浸泡法将金属离子(mn
2+
，fe
2+
等)装载进入实例3得到的 y4(c
24
n3h
12
o
10.5
)2·
(dmf)
3.5
·
(h2o)，再将材料放入配置好的mb溶液置于37℃水浴箱中，在不同的时间点取出溶液测试其紫外吸收峰的高度，通过材料对mb溶液的降解情况来测定材料在不同的时间点产生的
.
oh的速率，从而检测其对肿瘤细胞存活率的抑制效果。
[0048]
图1是装载金属离子后zju-16的紫外吸收光谱，从图中可以看出，装载金属离子后的材料对mb的降解有明显的促进作用，在5min的时候紫外吸收峰就急剧下降，并且在60min时mb溶液已经完全降解。也就是说，材料能够促进 h2o2产生
.
oh从而达到杀死癌细胞的作用。
[0049]
而且，金属有机框架材料具有大的孔道、高的比表面积、良好的生物相容性以及尺寸结构可调性等优势，使得其可以用于药物装载达到化学药物治疗的效果。同时，mn
2+
，fe
2+
和具有磁性作用，该金属有机框架材料装载金属离子后可用于磁共振成像。能够基于该体系达到磁共振成像、化学动力治疗和药物治疗的目的，使得患者不错过最佳治疗时机、降低治疗成本，也能够在治疗的同时检测到治疗效果。
[0050]
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

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