MOF-rakenteiden postsynteettinen muokkaus ja käyttö biolääketieteellisissä sovelluksissa
Kautto, Ville (2025-09-11)
MOF-rakenteiden postsynteettinen muokkaus ja käyttö biolääketieteellisissä sovelluksissa
(11.09.2025)
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
avoin
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025091295945
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025091295945
Tiivistelmä
Metalliorgaaniset runkorakenteet (MOF:t) ovat ryhmä metallikeskuksista ja niihin koordinatiivisesti sitoutuneista orgaanisista ligandeista koostuvia verkkomaisia rakenteita. MOF-rakenteille tyypillisiä ominaisuuksia ovat muun muassa suuri huokoskoko, kyky adsorboida vierasmolekyylejä, pinta-ala ja kemiallinen muokattavuus. Niillä on lukuisia sovelluskohteita esimerkiksi katalyysissä, sensoroinnissa, kaasunvarastoinnissa ja akkumateriaaleissa. Tässä tutkielmassa kuitenkin keskitytään biolääketieteellisiin sovelluksiin, joista merkittävimpiä ovat lääkekuljetus, kuvantaminen, säteilyhoidot ja näiden yhdistelmät.
Biolääketieteellisten sovellusten kannalta MOF-rakenteilla on monia hyviä puolia aiempiin sovelluksiin nähtynä. Huokoskoko mahdollistaa lääkeaineiden kuormaamisen MOF-rakenteen sisälle heikentäen immuunivastetta ja lääkeaineen hitaamman vapautumisen parantaen tehoa. Koordinaatiosidosten ansiosta MOF-rakenteet ovat kestäviä, mutta tarpeeksi heikkoja hajoamaan elimistössä. In vitro ja in vivo -tutkimukset ovat toistuvasti osoittaneet kärkisovellusten bioyhteensopivuuden.
Postsynteettinen muokkaus (PSM) on tärkeä työkalu MOF-rakenteiden funktionalisoimiseksi, sillä kaikkia rakenteita ei voida syntetisoida suoraan. PSM laajentaa entisestään MOF-rakenteiden monialaisuutta ja luo uusia toiminnallisuuksia, kuten hakeutuminen tiettyyn solutyyppiin, hydrofiilisyys ja kolloidinen stabliilius. Kovalenttisia, koordinatiivisia tai ei-kovalenttisia vuorovaikutuksia hyödyntävät pinnanmuokkaukset ovat käytetyin tapa jalostaa MOF-rakenteita hyvin spesifisiä biolääketieteellisiä sovelluksia varten.
MOF-rakenteiden tutkimus on laaja-alaista yhdistäen teoreettista, analyyttistä, orgaanista, vihreää, materiaali-, nano-, bio- ja radiokemiaa. Eniten työnsarkaa tällä hetkellä nähdään synteesimenetelmien kehittämisessä toistettavammaksi ja myrkyttömämmäksi sekä biolääketieteellisten sovellusten edistämisessä prekliinisiin ja kliinisiin tutkimuksiin turvallisuuden ja tehon osoittamiseksi.
Biolääketieteellisten sovellusten kannalta MOF-rakenteilla on monia hyviä puolia aiempiin sovelluksiin nähtynä. Huokoskoko mahdollistaa lääkeaineiden kuormaamisen MOF-rakenteen sisälle heikentäen immuunivastetta ja lääkeaineen hitaamman vapautumisen parantaen tehoa. Koordinaatiosidosten ansiosta MOF-rakenteet ovat kestäviä, mutta tarpeeksi heikkoja hajoamaan elimistössä. In vitro ja in vivo -tutkimukset ovat toistuvasti osoittaneet kärkisovellusten bioyhteensopivuuden.
Postsynteettinen muokkaus (PSM) on tärkeä työkalu MOF-rakenteiden funktionalisoimiseksi, sillä kaikkia rakenteita ei voida syntetisoida suoraan. PSM laajentaa entisestään MOF-rakenteiden monialaisuutta ja luo uusia toiminnallisuuksia, kuten hakeutuminen tiettyyn solutyyppiin, hydrofiilisyys ja kolloidinen stabliilius. Kovalenttisia, koordinatiivisia tai ei-kovalenttisia vuorovaikutuksia hyödyntävät pinnanmuokkaukset ovat käytetyin tapa jalostaa MOF-rakenteita hyvin spesifisiä biolääketieteellisiä sovelluksia varten.
MOF-rakenteiden tutkimus on laaja-alaista yhdistäen teoreettista, analyyttistä, orgaanista, vihreää, materiaali-, nano-, bio- ja radiokemiaa. Eniten työnsarkaa tällä hetkellä nähdään synteesimenetelmien kehittämisessä toistettavammaksi ja myrkyttömämmäksi sekä biolääketieteellisten sovellusten edistämisessä prekliinisiin ja kliinisiin tutkimuksiin turvallisuuden ja tehon osoittamiseksi.