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從諾獎到應(yīng)用：BeNano助力MOF新型分子架構(gòu)的系統(tǒng)表征
2025年10月8日，瑞典皇家科學(xué)院公布了諾貝爾化學(xué)獎的最終歸屬，將該獎項授予了在金屬有機框架（Metal Organic Framework，MOF）領(lǐng)域有開創(chuàng)性工作的研究者，強調(diào)MOF在藥物遞送體系、碳捕獲、海水淡化、污染物去除等重大應(yīng)用中的潛力。
MOF猶如微觀的“分子口袋”，能夠容納多種分子。其尺寸和表面電性決定了這些“口袋”能否穩(wěn)定存在、在何種環(huán)境下保持分散，以及能否與特定分子發(fā)生相互作用。準(zhǔn)確的粒徑和Zeta電位數(shù)據(jù)因此成為評估MOF載體性能的關(guān)鍵依據(jù)。
作為納米粒徑、表面電荷、分散穩(wěn)定性的高靈敏表征儀器，BeNano可以為MOF載體的研發(fā)和質(zhì)控提供數(shù)據(jù)支持，幫助將基礎(chǔ)突破轉(zhuǎn)化為可控的材料與產(chǎn)品。
MOF相關(guān)研究中已有多項工作使用BeNano進行系統(tǒng)表征，代表性文獻如表1所示。
表1. 引用BeNano的MOF文獻列表
在本應(yīng)用報告中，我們以發(fā)表在 International Journal of Pharmaceutics 的論文《Engineering Bio-MOF/Polydopamine as a Biocompatible Targeted Theranostic System for Synergistic Multi-Drug Chemo-Photothermal Therapy》為例，介紹丹東百特儀器有限公司的 BeNano 納米粒度及Zeta電位分析儀在MOF研究領(lǐng)域中的應(yīng)用。
樣品制備和測試條件
該研究通過溶劑熱法合成Bio-MOF：Zn(OAc)2·2H2O與姜黃素（Cur）在乙醇和N,N′-二甲基乙酰胺混合溶液中溶解后，于120℃反應(yīng)48小時，所得固體經(jīng)DMF洗滌并真空干燥。隨后通過多巴胺包覆形成MP，再以透明質(zhì)酸（HA）修飾得到MPH，最后將阿霉素（DOX）負載于多巴胺包覆結(jié)構(gòu)中，并經(jīng)HA包覆制得MPDH粒子。
樣品表征采用多種技術(shù)完成：形貌與元素組成通過掃描電子顯微鏡（SEM）及能譜（EDS）分析；光學(xué)性質(zhì)通過紫外–可見漫反射光譜（UV–Vis）、傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）及熒光光譜測定；晶體結(jié)構(gòu)通過X射線衍射（XRD）分析；粒徑與Zeta電位由 BeNano 納米粒度及Zeta電位分析儀測定。
測試結(jié)果和討論
圖1.MP與MPD的轉(zhuǎn)化示意圖（上圖）
以及DOX·HCl、MP與MPD的Zeta電位（下圖）
阿霉素（DOX·HCl）、MP和MPD的Zeta電位結(jié)果如圖1所示。MP的電位為 -20.48 ± 0.32 mV，而負載阿霉素的MPD電位上升至 -8.86 ± 0.19 mV。
這一變化是由于DOX·HCl自身帶正電（4.20 ± 0.22 mV），其引入使復(fù)合物的Zeta電位絕對值顯著降低，表明DOX·HCl已成功負載于MP納米顆粒表面。
圖2.pH誘導(dǎo)的Bio-MOF與MP的轉(zhuǎn)化示意圖（上圖）
以及不同pH條件下其Zeta電位（下圖）
為驗證姜黃素（Cur）配體在低pH條件下的釋放是否與Bio-MOF表面的多巴胺（PDA）包覆層剝離有關(guān)，研究人員檢測了Bio-MOF和MP納米粒子在不同pH下的Zeta電位變化，結(jié)果見圖2。
MP在PBS（pH 7.4和5.0）中溶解24小時后，電位從 -14.18 ± 0.73 mV顯著上升至 -4.13 ± 0.26 mV。當(dāng)pH降至5時，其電位接近Bio-MOF的水平，證實了PDA包覆層在酸性環(huán)境中剝離，從而促進本身攜帶正電的Cur的釋放。
圖3. MP及MPH粒子在PBS（左圖）
和FBS（右圖）介質(zhì)的粒徑穩(wěn)定性（n=3）
除了Zeta電位，粒徑的表征同樣重要。該研究為評估MP和MPH納米粒子的體外穩(wěn)定性，將樣品分別置于PBS（pH 7.4）溶液和FBS培養(yǎng)基中模擬生理與血漿環(huán)境，并記錄其在不同時間下的粒徑變化。
結(jié)果顯示，MP及MPH粒子在72小時內(nèi)粒徑相對穩(wěn)定，無明顯變化。這表明MP和MPH在含鹽環(huán)境與富蛋白質(zhì)介質(zhì)中均具備出色的膠體穩(wěn)定性，能夠有效抵抗由離子強度變化和蛋白吸附引起的團聚，體現(xiàn)出良好的生物體系適應(yīng)性和儲存穩(wěn)定性。
結(jié)論
2025年諾貝爾化學(xué)獎授予了金屬有機框架（MOF），凸顯了這種納米級“多孔骨架”在環(huán)境治理與醫(yī)藥研發(fā)中的巨大潛力。BeNano是測量這些微觀骨架大小與表面電性的重要工具之一。
本案例展示了如何借助BeNano對以姜黃素為配體的生物金屬有機框架Bio-MOF及其經(jīng)過多巴胺（PDA）包覆后形成的MP、MPH、MPDH納米粒子進行全面表征。
通過精確的粒徑、Zeta電位與穩(wěn)定性數(shù)據(jù)，BeNano幫助科研人員把諾獎級的材料研究，變成可控、可量化、可信賴的技術(shù)與產(chǎn)品。