用于药物输送和清洁能源的新型独特共价有机框架

在我们寻求清洁能源和可持续健康解决方案的过程中，具有独特、可定制特性的先进材料发挥着至关重要的作用。其中，由于在催化、分离、半导体、质子传导和生物医学中的潜在应用，被称为三维(3D)共价有机框架(COF)的新一代多孔固体引起了相当大的兴趣。

这些材料的新颖之处在于它们的合成及其应用。3DCOF是多孔有机材料，通过将具有强共价键的分子构建单元连接成结晶的、延伸的、网状的网状三维结构而开发。

然而，从预先设计的建筑单元合成3DCOF导致组成部分的网状“网状”排列或“网络拓扑”仍然具有挑战性。这是由于缺乏3D建筑单元和建筑单元之间的联系的可逆性不足。

近日，日本东京理科大学理学院应用化学系YuichiNegishi教授与东京理科大学应用化学系的同事SaikatDas博士、TaishuSekine先生、Ms..HarunaMabuchi首次成功创建了新颖的3DCOF独特网络拓扑结构。

“在这项研究中，我们通过连接规则平面(4连接)的节点与规则棱柱(8连接)的节点，首次成功创建了具有scu-c拓扑(网络结构)的3DCOF。这种新的COF，即TUS-84，具有双互穿结构和明确的空隙，”Negishi教授说。该研究已发表在ACSAppliedMaterials&Interfaces上。

作为这项研究的一部分，研究人员对两个具有不同对称性的称为DPTB-Me和TAPP的有机接头进行了缩合反应，以产生具有scu-c网状成分排列的3DCOF。

该团队随后进行了粉末X射线衍射(PXRD)和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)，以分析合成的3DCOF的晶体结构和特性。研究人员还进行了结构建模和仿真，这与观察到的实验特征非常吻合，同时提供了进一步的结构见解。

研究人员进一步证明，合成的3DCOF具有出色的氢气、二氧化碳和甲烷吸附性能，增强了其在碳捕获和清洁能源应用中的前景。正如Negishi教授指出的那样，“开发合适的COF还有助于以节能方式回收金属资源和稀有气体，例如氩气。这有助于改善资源和能源问题。”

这种新型3DCOF的锦上添花是它在药物输送应用中的效率。该团队使用布洛芬(一种常见的非甾体类抗炎药)揭示了TUS-84的药物输送能力，具有高效的药物加载和持续释放特性。TUS-84在5天后表现出约35%的延长药物释放性能。这有利于在长时间内输送持续浓度的药物。结果，可以减少给药频率，并且可以更一致地控制持久的慢性疼痛。

这项研究的结果为未来开发具有独特拓扑结构的3DCOF铺平了道路，适用于从医学到环境修复等广泛领域的应用。