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金属有机框架化合物(Metal-organic Frameworks,MOFs)是一种新兴的多孔杂化材料,由金属离子或离子簇与易于调节的有机配体组成。与传统无机多孔材料相比,MOFs具有大的比表面积、高的孔隙率、结构及功能更加多样,因而在生物检测及生物医药应用方面具有很大的潜力。三磷酸腺苷(Adenosine Triphosphate,ATP)是生物体中最重要的生物分子之一,是各种生命活动能量的直接来源。正常细胞中ATP的摩尔浓度通常是1-10 mM,而与正常细胞相比,由于糖酵解增加,许多恶性肿瘤细胞中的ATP水平显著升高。基于MOFs的诸多优点,以及ATP的生物重要性和肿瘤中ATP水平显著升高的现象,本论文的具体工作开展如下:(1)MIL/核酸适体作为纳米传感器对活细胞中ATP的高特异性检测。选用MIL-100(Fe)这种具有三维空间结构的多孔金属有机框架化合物作为载体与荧光猝灭的平台,修饰有荧光染料5-羧基荧光素(5-Carboxyfluorescein,FAM)的ATP核酸适体(Aptamer,Apt-FAM)作为识别单元和信号报告单元,成功构建了检测ATP的纳米传感器MIL/核酸适体-FAM(表示为MIL/Apt-F)。合成的MIL/Apt-F纳米传感器为120 nm左右,该纳米传感器在缓冲溶液中对ATP检测的线性范围为50 μM至0.4 mM,检测限为31μM。并且该纳米传感器具有抵抗非特异性探针脱附的优势,对非靶标蛋白,如牛血清蛋白(BSA)、人血清蛋白(HSA)、凝血酶、溶菌酶、消除ATP之后的细胞裂解液以及细胞培养基中的胎牛血清(FBS)几乎没有响应,并且可以保护ATP核酸适体免受酶促切割。该纳米传感器对细胞的毒性很小,能够对细胞中ATP进行高特异性成像,并且具有有效区分细胞内ATP水平波动的高灵敏度。(2)Zn-MOF用于ATP激活的肿瘤细胞杀伤的研究。使用Zn2+和咪唑-2-羧醛自组装形成的金属有机框架化合物ZIF-90作为光敏剂二氢卟吩e6(Ce6)的载体,合成Ce6@ZIF-90纳米颗粒进行ATP激活的肿瘤细胞的杀伤。动态光散射(DLS)测量表明合成的Ce6@ZIF-90的水合粒度为204 nm,其中ZIF-90的金属活性中心Zn2+可与ATP特异性结合,使得ZIF-90分解,释放出包载的Ce6。在660 nm激光照射下,Ce6能够产生单线态氧。Ce6@ZIF-90纳米颗粒本身对细胞几乎没有毒性,细胞存活率大于90%,并且能够进行细胞内ATP的响应成像。在光照条件下,Ce6@ZIF-90纳米颗粒可以产生单线态氧,能够诱导细胞凋亡,孵育了 Ce6@ZIF-90纳米颗粒并用激光照射后的细胞存活率仅为47%,该纳米颗粒有显著的肿瘤细胞杀伤效果。