Разработка технологии получения и активации металл-органического координационного полимера Sr-(BDC) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Водяшкин Андрей Алексеевич

• Водяшкин Андрей Алексеевич
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Водяшкин Андрей Алексеевич

Введение

Литературный обзор

1.1 Общие подходы и способы синтеза МОКП для биомедицинских целей

1.1.1 Общая информация

1.1.2 Сольвотермальный и гидротермальный

1.1.3 Микроволновой синтез

1.1.4 Ультразвуковой метод

1.1.5 Механохимический синтез

1.1.6 Другие методы синтеза

1.2 Постсинтетическая модификация МОКП

1.3 Возможность настройки основных факторов для биомедецинского применения МОКП

1.3.1 Размер

1.3.2 Пористость; морфология

1.4 Применение МОКП в биомедицинских целях

1.4.1 МОКП как терапевтический агент

1.4.2 Доставка лекарств

1.4.3 Пероральная доставка

1.4.4 Глазная доставка

1.4.5 Диагностические системы на основе МОКП

1.4.6 Другие применения МОКП в биомедицинских целях

1.5 МОКП на основе Sr

1.6 Вывод к главе

2 Материалы и методы

2.1 Материалы

2.2 Синтез МОКП

66

2.3 Характеризация МОКП

2.3.1 Рентгеноструктурный анализ

2.3.2 ИК-спектроскопия

2.3.3 Сканирующая электронная микроскопия

2.3.4. Термогравиметрический анализ

2.3.5 Тест растворимости

2.4 Изучение сорбционных свойств

2.4.1 Изучение площади поверхности и пористости

2.4.2 Инкапсуляция DOX в Sr-BDC (сорбция)

2.5 Релиз DOX in vitro (десорбция)

2.6 Биологические свойства

2.6.1 Исследование цитотоксической активности (биосовместимости) МОКП

2.6.2 МТТ-анализ

2.6.3 Анализ клеточной гибели с помощью проточной цитофлуориметрии

2.6.4 Антибактериальные свойства

2.6.5 Определение минимальной ингибирующей концентрации (МИК) и минимальной бактерицидной концентрации (МБК)

3. Синтез и характеризация МОКП металл-органического координационного полимера Sr-(BDC)»

3.1 Влияние температуры сольвотермального процесса на структуру МОКП Sr-(BDC)»

3.2 Постсинтетическая модификация (активация) МОКП Sr-(BDC)®

3.3 Характеристика МОКП

3.3.1 Сканирующая электронная микроскопия

3.3.2 Рентгеноструктурный анализ

3.3.3 ИК-спектроскопия

3.3.4 Термогравиметрический анализ

3.3.5 Тест растворимости

3.4 Выводы к главе

4. Сорбционные свойства Sr-(BDC)»

4.1 Удельная поверхность и размер пор

4.2 Сорбционные способности Sr-(BDC)» по отношению к лекарствену препарату доксорубицину (ДОКС)

4.2.1 Построение стандартных калибровочных прямых модельного лекарственного препарата доксорубицина (ДОКС)

4.2.2 Сорбционные свойства Sr-(BDC)® с различными способами активации по отношению к доксорубицину

4.3 Профили высвобождения DOX in vitro

4.4 Кинетические модели высвобождения

4.5 Выводы к главе

5. Биологические свойства. Исследование биосовместимости Sr-(BDC)<x> с различными способами активации

5.1 Изучение влияния МОКП на жизнеспособность клеток методом световой микроскопии

5.2 Изучение влияния МОКП на жизнеспособность клеток с помощью МТТ-анализа

5.3 Изучение цитотоксических свойств МОКП с помощью методов проточной цитометрии

5.4 Антибактериальные свойства

Выводы к главе

Выводы

Благодарность

Список используемой литературы

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии получения и активации металл-органического координационного полимера Sr-(BDC)»

Актуальность работы

Металл-органические координационные полимеры (МОКП) представляют большой интерес для различных сфер промышленности [Yan L. et al., 2022]. Благодаря высоким значениям удельной поверхности МОКП важное значение имеет их применение в биомедицинской области, а также использование в качестве сорбционного материала. Несмотря на то, что ранее было доказано, что активация МОКП может оказывать ключевое влияние на биологическую активность и физическо-химические свойства, до сих пор отсутствуют фундаментальные экспериментальные работы, которые бы устанавливали влияние способа активации МОКП на их цитотоксичность и сорбционные свойства. Экспериментальные работы продемонстрировали большую перспективность биомедицинских систем МОКП на основе Sr2+ и карбоновых кислот, в первую очередь за счет высокой биосовместимости и превосходных сорбционных свойств [Raj A. et al. 2023]. Терефталевая кислота (H2BDC) может выступать в качестве биосовместимого прекурсора для образования МОКП различной природы. 1,4-бензолдикарбоксилат (BDC) при этом является органическим линкером, соединяющим Sr2+. Однако большинство работ не исследуют процессы постсинтетической обработки, в том числе активации. При этом процесс активации может быть использован для повышения функциональности МОКП и удаления растворителя из пор. Данный этап может оказывать ключевое влияние на физико-химические и сорбционные свойства материала, особенно применяемого в биомедицинских целях.

Степень разработанности темы

В институте биохимической технологии и нанотехнологии РУДН активно развиваются новые методы получения материалов, в том числе для биомедицинского применения. Имеющиеся экспериментальные данные позволили разработать in vitro тест-системы для диагностики различных

заболеваний. Однако способы создания материалов с дальнейшим применением in vivo требуют тщательного изучения всех стадий получения и применения материалов.

МОКП являются перспективными материалами, благодаря настройке свойств которых, может быть успешно реализовано применение материалов внутри организма [1,2]. В рамках данного направления разрабатываются методы получения каркасов на основе нетоксичных металлов. Особенно актуальны разработки с использованием ионов железа, меди, цинка, титана и щелочноземельных металлов [3,5]. В последние годы активно развиваются методы синтеза МОКП с использованием ионов стронция. В первую очередь, это связано с тем, что стронций является важным микроэлементом, играющим решающую роль в поддержании функций тканей человека, особенно костей, способствующим дифференцировке остеобластов, а также ингибированию образования и резорбции остеокластов. Стронций может эффективно уменьшать воспалительные процессы и купировать боль.

В настоящее время разработанные методы синтеза МОКП стронция и карбоновых кислот предполагают использование токсичных для организма растворителей, например, таких, как ДМФА. В связи с этим актуальна разработка новых способов активации МОКП, которое обеспечит максимальное удаление растворителя из структуры. Стоит отметить, что при активации важно изучать побочные процессы изменения кристаллической структуры и морфологии кристаллов МОКП.

Поставленные задачи важно исследовать совместно с изучением влияния метода активации на биологические и сорбционные свойства МОКП. Установление корреляции между способом активации поможет расширить биологические области применения МОКП, а также оптимизировать процессы получения. К началу настоящего исследования в литературе предлагались традиционные способы активации с

использованием повышенных температур. Работ по установлению взаимосвязи между методом активации и биологической активностью МОКП стронция не было.

Цели и задачи работы. Цель исследования заключалась в разработке технологии синтеза металл-органического координационного полимера Sr-BDC без использования повышенного давления, подбор способов его активации, а также исследовании его основных физико-химических и биологических свойств. Для достижения данной цели были поставлены и выполнены следующие задачи:

1. Разработка технологии получения МОКП стронция и терефталевой кислоты сольвотермальным методом.

2. Изучение структуры, морфологии и устойчивости МОКП при помощи комплекса физико-химических методов анализа (рентгеноструктурный анализ (РСА), сканирующий электронный микроскоп (СЭМ), инфракрасная (ИК)-спектроскопия, тест-растворимости).

3. Разработка технологии активации МОКП Sr-(BDC).

4. Установление закономерностей между методикой активации и удельной поверхностью МОКП Sr-(BDC).

5. Изучение кинетики выпуска модельного противоопухолевого препарата из структуры МОКП.

6. Исследование цитотоксичности МОКП in vitro, с помощью МТТ-анализа и проточной цитофлуометрии.

7. Установление взаимосвязи между биологической активностью МОКП и способом активации получаемого материала. Оценка возможности использования МОКП Sr-(BDC) в качестве носителя для пероральной доставки лекарственных средств.

Научная новизна. В ходе работы предложен сольвотермальный метод получения МОКП Sr-BDC без использования систем с повышенным давлением. Показано, что для данного метода ключевым параметром является температура проведения синтеза. Впервые для данной системы предложен способ активации МОКП без использования повышенных температур и токсичных растворителей, заключающийся в перемешивание МОКП Sr-BDC в этаноле в течение 24 ч. С помощью метода ИК-спектроскопии доказана возможность применения этанола для удаления ДМФА из пор МОКП. Результаты рентгеноструктурного анализа указывают на увеличение параметров кристаллической решетки в МОКП после активации примерно на 1 ангстрем, при этом снижается кристалличность МОКП. Установлено, что максимальная удельная поверхность может быть достигнута активацией этанолом, наряду с этим стоит учесть, что МОКП без активации не обладает развитой поверхностью, что связано с включенными в поры молекулами растворителя. В ходе работы для образцов с разными способами активации определены сорбционные свойства в отношении модельного лекарственного препарата доксорубицина. Изучена кинетика высвобождения препарата из структуры кристалла при различных условиях. Проведен сравнительный анализ биологической активности МОКП с различными способами активации. Установлена взаимосвязь между способом активации и цитотоксичностью Бг-БВС. Предложена система для адресной стимулочувствительного доставщика лекарственных препаратов в организм.

Теоретическая и практическая значимость работы. Разработанные в диссертации методики сольвотермального синтеза и активации МОКП Sr-BDC могут представлять собой практические рекомендации к созданию универсальных сорбционных материалов, которые смогут применяться для решения различных биомедицинских задач. Условия активации могут быть использованы для удаления

растворителей из различных систем МОКП на основе щелочноземельных металлов. Испытания по релизу лекарственного препарата в различные физиологические жидкости, демонстрируют высокую перспективность применения систем Sr-BDC в качестве доставщика препарата в кишечник. Высокая сорбционная емкость по отношению к биологическим препаратам и pH-чувствительно материала делают его перспективным для применения в биомедицинской области. Совокупность экспериментов подтверждает перспективность предложенной системы в качестве основы для адресного стимулочувствительного доставщика лекарственных препаратов в организм, что подтверждено in vitro. Обнаруженный эффект влияния активации МОКП на физико-химические свойства, а также на биологическую активность требует большего изучения постсинтетических модификаций МОКП, в том числе и для создания универсальных биосовместимых систем доставки.

Методология и методы исследований. Методологическая основа диссертации представлена анализом современной научной литературы в области металл-органических соединений и применения общепринятых методов проведения лабораторных исследований. В работе использованы следующие основные методы анализа: СЭМ, РСА, термогравиметрический анализ (ТГА), ИК-спектроскопия, УФ-спектроскопия, спектроскопия в видимой области.

Положения, выносимые на защиту.

1. Технология сольвотермального синтеза МОКП Sr-BDC, позволяющая получать высококристаллические структуры в форме параллелепипеда со средним размером 400*100*70 мкм..

2. Технологии активации МОКП Sr-BDC с помощью выдерживания в течение 3 часов при 260 °C в вакууме или перемешивания в среде этанола в течение 24 часов позволяют удалить N,N-

диметилформамид (ДМФА) из пор МОКП по данным ИК, РСА и ТГА.

3. Выбор условий активации МОКП Sr-BDC оказывает значительное влияние на удельную поверхность материала. Активация обработкой этанолом обеспечивает наибольшую удельную поверхность и сорбционную ёмкость по отношению к доксорубицину.

4. Система МОКП Sr-BDC с включенным в него модельным цитостатиком обладает рН-чувствительностью, и может быть использована как основа для доставки лекарственных препаратов в организм.

5. МОКП Sr-BDC в концентрации 400мг/л не оказывает цитотоксического воздействия на клетки линии BJ-5ta в течение 48 часов.

Личный вклад автора. Представленные в работе данные были получены лично автором или при участии автора на всех этапах проводимых исследований. Процессы синтеза, модификации, а также физико-химические и биологические исследования были лично проведены автором. Автор самостоятельно сформулировал цели и задачи работы, проанализировал и обработал полученные данные, на основании которых сделал соответствующие выводы по проделанной работе.

Степень достоверности и апробации работы. Степень достоверности количественных данных определяется инструментальной погрешностью использованного в работе оборудования и статистической обработкой полученных результатов. Результаты работы были представлены в виде докладов на российских и международных научно -технических мероприятиях, в числе которых: конференция «Современные тенденции развития функциональных материалов» Россия, Сириус 2022 г.;

IV школы-конференции для молодых ученых «Супрамолекулярные стратегии в химии, биологии и медицине: фундаментальные проблемы и перспективы» Россия, Казань, 2022 г.; конференции «Ломоносов 2021. Химия» Россия, Москва, 2021 г., а также конференция «SPb Open 2023» Россия, Санкт-Петербург, 2023г.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, описания материалов и методов исследований, содержащих методики синтеза МОКП Sr-(BDC)^, а также методы их активации и исследования, результатов, выводов и списка литературы. Работа изложена на 127 страницах печатного текста, содержит 10 таблиц и 30 рисунков. Список литературы включает 161 источник.

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1.1 Общие подходы и способы синтеза МОКП для биомедицинских целей

1.1.1 Общая информация

Металл-органические координационные полимеры (МОКП) - класс гибридных пористых материалов, композиционно состоящих из соединенных органическими включениям ионов металлов. Такие материалы в последнее время становятся перспективными для применения в нанотехнологии и бионанотехнологии, благодаря своим физико-химическим свойствам: высокая сорбционная способность, активно развитая пористая поверхность, термическая устойчивость, химическая стабильность, возможность к модификации, легкая функционализация, ph и ионно-чувствительность. Совокупность данных свойств позволяет говорить о перспективности применения МОКП в самых различных сферах промышленности и технологии. За последние два десятилетия металл-органические каркасные структуры находят свое применение в качестве многофункциональных катализаторов: для гетерогенных органических реакций [1-4], фотокатализа [5], хранения и разделения газов [6-8], накопления и преобразования энергии [9-11], внутриклеточного молекулярного зондирования в биомедицинских целях [12,13].

В последние годы актуализируются биомедицинские сферы применения различных металл-органических систем [14-16]. В связи с высокой функциональностью большого набора лигандов, которые могут применяться в создании МОКП, они являются одним из самых перспективнейших материалов, которые в ближайшее время смогут применять в различных сферах, в том числе биомедицинских [17]. Стоит отметить, что биомедицинское направление требует специлизированных условий и повышенных требований к используемым материалам.

Применение МОКП в биомедицинских целях, зачастую связано с возможностью создания кристаллов с заданной формой, размер которых сопоставим с биологическими объектами (до 200 нм), биосовместимостью, биодеградируемостью, а также большой функциональной и целевой значимостью [18,19]. Для биомедицинских приложений важна стабильность объектов в физиологических жидкостях, чем большинство МОКП могут обладать. Стоит отметить, что ряд исследователей показал, что некоторые МОКП на основе цинка нестабильны и быстро теряют свою структурную целостность и большую площадь поверхности при погружении в воду [20]. Также использование некоторых МОКП могут вызывать опасения из-за потенциального образования токсичных ионов металлов (Сг3+, Сё2+ и т. Д.) и других вредных компонентов, при биодеградации МОКП [21].

Синтез металл-органических соединений напрямую влияет на кристаллизацию структуры МОКП, и определяет его свойства и функциональные характеристики [22]. Различные методики синтеза позволяют изменять топологию каркаса, структуры пор и размеры МОКП, благодаря подбору определенных металлических центров и органических линкеров. Химические свойства получаемых материалов могут быть преобразованы путем химической функционализации линкеров и пост -модификаций [23]. Методы и условия синтеза влияют на функциональные и структурные свойства получаемых материалов. Для создания металл-органических координационных полимеров применяют различные физико-химические подходы синтеза, учитывая в процессе такие параметры как температура, время реакции, давление, рН, растворитель и др. [24-26] .

В биомедицинских целях более применимы МОКПы, многовалентных металлов, таких как цирконий (IV) [27], железо (III) [28,29] и цинк (II) [30], медь (II) [31]. Лиганды, используемые в синтезе МОКП, обычно имеют несколько карбоксильных или аминовых функциональных

групп, которые отходят либо от алкильной цепи, либо от кольцевой структуры, такой как бензол или имидазол [32]. Координация лиганда с ионом приводит к кристаллической решетке с правильной повторяющейся геометрией [33].

1.1.2 Сольвотермальный и гидротермальный

Наиболее распространенным методом получения металл-органических соединений является сольвотермальный (гидротермальный) синтез, поскольку данный процесс обеспечивает морфологическое разнообразие получаемых структур [34]. Методика эксперимента включает в себя проведение реакции взаимодействия соли металла и органического линкера, которые растворяют в растворителе и помещают в закрытый реакционный сосуд для образования и самосборки кристаллов МОКП. Обычно для синтеза используют такие растворители, как NN диметилформамид, N,N-диэтилформамид, метанол, этанол, ацетон, ацетонитрил. Температура синтеза обычно ниже 220°С, а время кристаллизации варьируется от нескольких часов до нескольких десятков дней [35].

Влияние данных параметров при проведении сольвотермального синтеза было широко исследовано на МОF-5. Авторы показали, что образование чистой фазы МОКП-5 продолжалось в основном как двухступенчатый процесс при температурах выше 130°С. Более того, метастабильные промежуточные твердые фазы, полученные первоначально из раствора при перемешивании, оказали заметное влияние на образование МОF-5. Поскольку соотношение металл-лиганд превышало 1,33, образование МОF-5 предотвращалось присутствием избытка терефталевой кислоты. Добавление воды при синтезе МОF-5 приводило к образованию МОКП-69с, в то время как после добавления терефталевой кислоты все еще мог образовываться МОF-5 [36].

Dong Woo Lee и др. синтезровали в сольвотермальных условиях центронесимметричный стронций-органический каркасный материал, который имеет структуру спирального канала, состоящую из полиэдров оксида стронция и линкера 1,3,5-бензолтрикарбоксилата (рис.1) [37]. Сольвотермальную реакцию проводили путем объединения N(CH3)4Cl, Sr(NO3)2, 1,3,5-бензолтрикарбоновой кислоты, HNO3, HCON(CH3)2 и автоклавировали при 180 °С в течение 3 дней. Полученная структура имеет высокую термическую стабильность до 520 °C и разрушается до SrCO3. Как было обнаружено, высокая термостабильность связана с гибкостью ликерных молекул, координационно связанным взаимопроникновением и высокосимметричным структурным окружением МОКП (рис.1).

Рис. 1. Центронесимметричный стронций-органический каркасный материал [37].

1.1.3 Микроволновой синтез

В настоящее время микроволновый синтез находит все больше сфер применения для получения различных материалов [38,39]. Использование микроволнового излучения применяется и в методах получения различных МОКП [40]. Воздействие микроволн на реакционную смесь вызывает: сочетание тепловых эффектов, индуцированных высокой скоростью нагрева, локальных перегревов или «горячих точек» и избирательное поглощение микроволнового излучения различными молекулами. Совокупность данных эффектов может обеспечить уменьшение времени кристаллизации, повышение возможности контроля фазы, морфологии и распределения частиц по размеру.

Принцип, лежащий в основе синтеза с помощью микроволнового излучения, заключается в основном во взаимодействии электромагнитного излучения с электрическими зарядами, которые могут включать полярные ионы и молекулы растворителя или электроны. В жидкой фазе с повышением температуры кинетическая энергия молекул увеличивается, что приводит к усилению столкновений между полярными молекулами с применением частоты в электромагнитном поле [41,42].

Xiaofei Wu и коллеги провели анализ МОКП-74, полученного сольвотермальным и микроволновым методом. Исследователи показали, что микровонолновой метод позволяет получить большую удельную площадь поверхности и объем микропор с аналогичным средним диаметром пор, для МОКП-74. Кроме того, получаемый микроволновым методом МОКП-74 обладал большей селективностью к разделению газов, чем МОКП полученный сольвотермальным методом [43]. Другие исследования подтверждали, что при использовании микроволнового излучения в процессе синтеза могут быть получены металл-органические каркасные структуры со сравнительно большей площадью поверхности и

удельным объемом пор, чем получаемые традиционными методами. При этом время получения МОКПа составила всего 3 минуты. (рис. 2) [44].

Рис. 2. Структура МОКП M-UIO-66 [44].

С помощью микроволнового излучения были получены разнообразные структуры МОКПов [45], также Марко Таддей и коллеги подтверждают, что МОКПы, которые могут быть полученные термическими и микроволновыми методами, не отличаются по свойствам, морфологии и структуре [46]. Sung Hwa Jhung Dr демонстрируют возможность применения микроволнового излучения как фазово-селективного и очень быстрого метода синтеза МОКП [41].

Стоит отметить, несмотря на ряд преимуществ, которыми обладают микроволновые методы, в настоящее время они не получили широкое распространение в методах получения металл-органических структур.

1.1.4 Ультразвуковой метод

Особый интерес вызывает синтез металл-органических каркасных структур сонохимическим синтезом. Сонохимические методы позволяют значительно ускорить реакции, повысить экологичность и энергоэффективность процессов, простым в использовании методом, который сможет применяться при комнатной температуре.

Сонохимия занимается изменением физических и химических свойств молекул, подвергающихся мощному ультразвуковому облучению (20 кГц - 10 МГц) [47]. Ультразвук вызывает химические или физические изменения во время кавитации, явления, связанного с образованием, ростом и мгновенным взрывным схлопыванием пузырьков в жидкости, что может создавать локальные горячие точки с температурой примерно 500°С, давлением 500 атм и временем реакции в несколько микросекунд [48]. Такие экстремальные условия стимулируют процесс химической реакции и способствуют образованию наноразмерных частиц, в основном за счет мгновенного образования множества ядер кристаллизации.

С использованием ультразвукового метода были синтезированы металл-органические соединения, такие как МОКП-5 [49], Fe-MIL-53 [50], МОКП-177 [51], при значительно сокращенном времени синтеза (около 30 мин) по сравнению с традиционным сольвотермальным синтезом (24 ч). Сонохимический метод синтеза также приводит к гомогенному зародышеобразованию кристаллизации в получаемом соединении, что является важным преимуществом по сравнению с другими методами синтеза.

1.1.5 Механохимический синтез

Механохимический метод проводится с использованием прекурсоров металлов и мостиковых органических лигандов, взаимодействие которых приводит к процессу химической реакции, и в результате получают координационные комплексы с переориентацией внутримолекулярных связей [42]. Химическому превращению и образованию металл-органического комплекса предшествует механический разрыв внутримолекулярных связей. Для создания МОКП существует три различных механохимических метода: чистое измельчение, помол с использованием жидкости, измельчение с использованием ионов и

жидкости (ILAG) [52]. Механохимический синтез является более экологичным, ввиду отсутствия растворителей, также при использовании оксидов металлов побочным продуктом будет являться только вода [53]. Кроме того, стоит отметить, сравнительно более быстрое время синтеза получаемых материалов, и отсутствие использования, повышенных температур, что также повышает экологичность процессов.

Abdal-AzimAl-Terkawi, Gudrun Scholzetal в своих исследованиях синтезировали механохимическим методом дикарбоксилатные металл-органических соединения на основе щелочно-земельных металлов. Механохимический синтез проводили путем размельчения прекурсоров Sr(OH)2 8H2O с тетрафторфталевой кислотой или фталевой кислотой в мольном соотношении 1:1 [54]. Кроме того, авторы показали, что содержание воды оказывает ключевое влияние на время измельчения и состояние, получаемых МОКП: чем ниже содержание воды, тем дольше требуется время измельчения [55].

1.1.6 Другие методы синтеза

Другие методики синтеза металл-органических соединений, такие как электрохимический [56], атомно-слоевое осаждение [57], ионотермический [58,59], метод золь-гель [60-63], метод расширенных сверхкритических флюидных растворов [64] на данный момент применяются редко и находятся на стадии изучения.

Основным преимуществом метода электрохимического синтеза является отсутствие противоионов, таких как нитрат, перхлорат или хлорид из солей металлов и, следовательно, полученные материалы будут иметь более высокую чистоту [65]. В процессе синтеза используется короткое время реакции и более мягкие условия [66], что делает данный метод более доступным для промышленного крупномасштабного производства металл-органических каркасных соединений [67].

Авторы в своем исследовании электрохимическим синтезом получили наиболее распространенные металл-органические соединения, а именно ЖШ^, ZIF-8, MIL-100(Al), MIL-53(Al) и NH2-MIL-53(Al) анодным растворением в электрохимической ячейке [66]. Также в работе исследовано влияние различных параметров реакции, таких как растворитель, природа электролита, напряжение тока, температура на выход и физико-химические свойства полученных соединений. В статье демонстрируется, что электрохимический синтез является надежным методом, основными преимуществами которого являются более короткое время синтеза, мягкие условия, легкий синтез МОКП наноразмера.

Метод синтеза золь-гель представляет собой универсальную стратегию получения функциональных неорганических и гибридных материалов, которая облегчает контроль над молекулярным составом [60]. Последние достижения позволили использовать его для синтеза функциональных пористых материалов.

Методом золь-гель был синтезирован металлоорганический каркас МОКП-5, с использованием наночастиц SiO2 с заданной морфологией поверхности в качестве зародышеобразователей [62]. Наночастицы модифицированного диоксида кремния являются отличными зародышеобразователями, способствующие формированию

микрокристаллов монодисперсного металлоорганического каркаса. Скорость образования МОКП, стимулированного наночастицами в качестве золь-геля, может быть в 10 раз выше, чем при сольвотермальном методе получения.

Также методом золь-гель был синтезирован монолитный металлорганический каркас, который может быть использован для сорбции метана НКШТ-1 без использования связующих веществ и высоких давлений [63]. Мягкие условия процесса синтеза приводят к плотной монолитной структуре получаемого материала. При синтезе методом золь-

гель НКиЗТ-1 смог сохранить характерную структуру и пористость порошка с однородным размером частиц 51 нм, показав при этом в три раза более высокую плотность и, следовательно, объемную способность адсорбции газа.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Водяшкин Андрей Алексеевич, 2025 год

Список используемой литературы

1. Huang Y.-B. et al. Multifunctional metal-organic framework catalysts: synergistic catalysis and tandem reactions // Chem. Soc. Rev. 2017. Vol. 46, № 1. P. 126-157.

2. Liu J. et al. Applications of metal-organic frameworks in heterogeneous supramolecular catalysis // Chem. Soc. Rev. 2014. Vol. 43, № 16. P. 60116061.

3. Chughtai A.H. et al. Metal-organic frameworks: versatile heterogeneous catalysts for efficient catalytic organic transformations // Chem. Soc. Rev. 2015. Vol. 44, № 19. P. 6804-6849.

4. Liu Y., Xuan W., Cui Y. Engineering Homochiral Metal-Organic Frameworks for Heterogeneous Asymmetric Catalysis and Enantioselective Separation // Adv. Mater. 2010. Vol. 22, № 37. P. 4112-4135.

5. Xiao J.-D., Jiang H.-L. Metal-Organic Frameworks for Photocatalysis and Photothermal Catalysis // Acc. Chem. Res. 2019. Vol. 52, № 2. P. 356-366.

6. Li H. et al. Recent advances in gas storage and separation using metal -organic frameworks // Materials Today. 2018. Vol. 21, № 2. P. 108-121.

7. Li B. et al. Porous Metal-Organic Frameworks for Gas Storage and Separation: What, How, and Why? // J. Phys. Chem. Lett. 2014. Vol. 5, № 20. P. 3468-3479.

8. Ghanbari T., Abnisa F., Wan Daud W.M.A. A review on production of metal organic frameworks (MOF) for CO2 adsorption // Science of The Total Environment. 2020. Vol. 707. P. 135090.

9. Xu Y. et al. Metal-organic frameworks for direct electrochemical applications // Coordination Chemistry Reviews. 2018. Vol. 376. P. 292318.

10. Wang H. et al. Metal-Organic Frameworks for Energy Applications // Chem. 2017. Vol. 2, № 1. P. 52-80.

11. Zhao S.-N. et al. Design strategies and applications of charged metal organic frameworks // Coordination Chemistry Reviews. 2019. Vol. 398. P. 113007.

12. Qin J., Cho M., Lee Y. Ferrocene-Encapsulated Zn Zeolitic Imidazole Framework (ZIF-8) for Optical and Electrochemical Sensing of Amyloid-ß Oligomers and for the Early Diagnosis of Alzheimer's Disease // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2019. Vol. 11, № 12. P. 11743-11748.

13. Robison L. et al. A Bismuth Metal-Organic Framework as a Contrast Agent for X-ray Computed Tomography // ACS Appl. Bio Mater. 2019. Vol. 2, № 3. P. 1197-1203.

14. Giliopoulos D. et al. Polymer/Metal Organic Framework (MOF) Nanocomposites for Biomedical Applications // Molecules. 2020. Vol. 25, № 1. P. 185.

15. Qiu Y. et al. Biomedical applications of metal-organic framework (MOF)-based nano-enzymes // New J. Chem. 2021. Vol. 45, № 45. P. 20987-21000.

16. Ge X. et al. Recent development of metal-organic framework nanocomposites for biomedical applications // Biomaterials. 2022. Vol. 281. P. 121322.

17. Chen J., Zhu Y., Kaskel S. Porphyrin-Based Metal-Organic Frameworks for Biomedical Applications // Angew Chem Int Ed. 2021. Vol. 60, № 10. P. 5010-5035.

18. Yang J., Yang Y. Metal-Organic Frameworks for Biomedical Applications // Small. 2020. Vol. 16, № 10. P. 1906846.

19. Salehipour M. et al. Opportunities and Challenges in Biomedical Applications of Metal-Organic Frameworks // J Inorg Organomet Polym. 2021. Vol. 31, № 12. P. 4443-4462.

20. Yang J. et al. Methyl modified MOF-5: a water stable hydrogen storage material // Chem. Commun. 2011. Vol. 47, № 18. P. 5244.

21. Umapathi A., Kumawat M., Daima H.K. Engineered nanomaterials for biomedical applications and their toxicity: a review // Environ Chem Lett. 2022. Vol. 20, № 1. P. 445-468.

22. Furukawa H. et al. The Chemistry and Applications of Metal-Organic Frameworks // Science. 2013. Vol. 341, № 6149. P. 1230444.

23. Liu B. et al. Recent advances in controlled modification of the size and morphology of metal-organic frameworks // Nano Res. 2018. Vol. 11, № 9.

P. 4441-4467.

24. Seetharaj R. et al. Dependence of solvents, pH, molar ratio and temperature in tuning metal organic framework architecture // Arabian Journal of Chemistry. 2019. Vol. 12, № 3. P. 295-315.

25. Xuan W. et al. Influence of synthesis temperature on cobalt metal-organic framework (Co-MOF) formation and its electrochemical performance towards supercapacitor electrodes // J Solid State Electrochem. 2018. Vol. 22, № 12. P. 3873-3881.

26. Jiang H. et al. Effect of Cosolvent and Temperature on the Structures and Properties of Cu-MOF-74 in Low-temperature NH 3 -SCR // Ind. Eng. Chem. Res. 2017. Vol. 56, № 13. P. 3542-3550.

27. Rezaee R. et al. Biomedical Applicable Cellulose Fabric Modified with Zirconium-Based Metal-Organic Frameworks (Zr-MOFs) // Starch - Stärke. 2021. Vol. 73, № 9-10. P. 2100120.

28. Zhong Y. et al. Recent Advances in Fe-MOF Compositions for Biomedical Applications // CMC. 2021. Vol. 28, № 30. P. 6179-6198.

29. Pangestu A. et al. Green Electro-Synthesized MIL-101(Fe) and Its Aspirin Detoxification Performance Compared to MOF-808 // J Inorg Organomet Polym. 2022. Vol. 32, № 5. P. 1828-1839.

30. Sun Y. et al. Metal-Organic Framework Nanocarriers for Drug Delivery in Biomedical Applications // Nano-Micro Lett. 2020. Vol. 12, № 1. P. 103.

31. Gizer G. et al. Rod-like 1-Aspartic acid-Cu(II) metal organic frameworks; Synthesis, characterization and biomedical properties // Current Research in Green and Sustainable Chemistry. 2021. Vol. 4. P. 100110.

32. Rabiee N. et al. Synthesis of green benzamide-decorated UiO-66-NH2 for biomedical applications // Chemosphere. 2022. Vol. 299. P. 134359.

33. Lawson H.D., Walton S.P., Chan C. Metal-Organic Frameworks for Drug Delivery: A Design Perspective // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2021. Vol. 13, № 6. P. 7004-7020.

34. Remya V.R., Kurian M. Synthesis and catalytic applications of metal-organic frameworks: a review on recent literature // Int Nano Lett. 2019. Vol. 9, № 1. P. 17-29.

35. Han Y., Yang H., Guo X. Synthesis methods and crystallization of MOFs // Synthesis Methods and Crystallization. IntechOpen, 2020.

36. McKinstry C. et al. Effect of Synthesis Conditions on Formation Pathways of Metal Organic Framework (MOF-5) Crystals // Crystal Growth & Design. 2013. Vol. 13, № 12. P. 5481-5486.

37. Lee D.W., Jo V., Ok K.M. Sr 2 [C 6 H 3 (CO 2 ) 3 (NO 3 )]DMF: One -Dimensional Nano-Channel in a New Non-Centrosymmetric Strontium-Organic Framework with High Thermal Stability // Crystal Growth & Design. 2011. Vol. 11, № 7. P. 2698-2701.

38. Krishnan R. et al. Recent advances in microwave synthesis for photoluminescence and photocatalysis // Materials Today Communications. 2022. Vol. 32. P. 103890.

39. Reddy B.R. et al. Synthesis of renewable carbon biorefinery products from susceptor enhanced microwave-assisted pyrolysis of agro-residual waste: A review // Process Safety and Environmental Protection. 2022. Vol. 164. P. 354-372.

40. Ren S. et al. State of the Art and Prospects in Metal-Organic Framework-Derived Microwave Absorption Materials // Nano-Micro Lett. 2022. Vol. 14, № 1. P. 68.

41. Jhung S.H. et al. Microwave Synthesis of Hybrid Inorganic-Organic Porous Materials: Phase-Selective and Rapid Crystallization // Chem. Eur. J. 2006. Vol. 12, № 30. P. 7899-7905.

42. Gangu K.K. et al. A review on contemporary Metal-Organic Framework materials // Inorganica Chimica Acta. 2016. Vol. 446. P. 61-74.

43. Wu X. et al. Microwave synthesis and characterization of MOF-74 (M=Ni, Mg) for gas separation // Microporous and Mesoporous Materials. 2013. Vol. 180. P. 114-122.

44. Thi Dang Y. et al. Microwave-assisted synthesis of nano Hf- and Zr-based metal-organic frameworks for enhancement of curcumin adsorption // Microporous and Mesoporous Materials. 2020. Vol. 298. P. 110064.

45. Doan T.L.H. et al. An efficient combination of Zr-MOF and microwave irradiation in catalytic Lewis acid Friedel-Crafts benzoylation // Dalton Trans. 2016. Vol. 45, № 18. P. 7875-7880.

46. Taddei M. et al. Efficient microwave assisted synthesis of metal-organic framework UiO-66: optimization and scale up // Dalton Trans. 2015. Vol. 44, № 31. P. 14019-14026.

47. Akhbari K., Morsali A., Retailleau P. Effect of two sonochemical procedures on achieving to different morphologies of lead(II) coordination polymer nano-structures // Ultrasonics Sonochemistry. 2013. Vol. 20, № 6. P. 14281435.

48. Toukoniitty B. et al. Utilization of electromagnetic and acoustic irradiation in enhancing heterogeneous catalytic reactions // Applied Catalysis A: General. 2005. Vol. 279, № 1-2. P. 1-22.

49. Son W.-J. et al. Sonochemical synthesis of MOF-5 // Chem. Commun. 2008. № 47. P. 6336.

50. Haque E. et al. Synthesis of a Metal-Organic Framework Material, Iron Terephthalate, by Ultrasound, Microwave, and Conventional Electric Heating: A Kinetic Study // Chemistry - A European Journal. 2010. Vol. 16, № 3. P. 1046-1052.

51. Jung D.-W. et al. Facile synthesis of MOF-177 by a sonochemical method using 1-methyl-2-pyrrolidinone as a solvent // Dalton Trans. 2010. Vol. 39, № 11. P. 2883.

52. Chen D. et al. Mechanochemical synthesis of metal-organic frameworks // Polyhedron. 2019. Vol. 162. P. 59-64.

53. Sheldon R.A. Green solvents for sustainable organic synthesis: state of the art // Green Chem. 2005. Vol. 7, № 5. P. 267.

54. Al-Terkawi A.-A. et al. Strontium-coordination polymers based on tetrafluorophthalic and phthalic acids: mechanochemical synthesis, ab initio structures determination, and spectroscopic characterization // Dalton Trans. 2017. Vol. 46, № 37. P. 12574-12587.

55. Al-Terkawi A.-A. et al. Mechanochemical Synthesis, Characterization, and Structure Determination of New Alkaline Earth Metal-Tetrafluoroterephthalate Frameworks: Ca( p BDC-F 4 )4H 2 O, Sr( p BDC-F 4 )4H 2 O, and Ba( p BDC-F 4 ) // Crystal Growth & Design. 2016. Vol. 16, № 4. P. 1923-1933.

56. Yang H. et al. In situ electrochemical synthesis of MOF-5 and its application in improving photocatalytic activity of BiOBr // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015. Vol. 25, № 12. P. 3987-3994.

57. Hackler R.A. et al. Isomerization and Selective Hydrogenation of Propyne: Screening of Metal-Organic Frameworks Modified by Atomic Layer Deposition // J. Am. Chem. Soc. 2020. Vol. 142, № 48. P. 20380-20389.

58. Liu Q.-Y. et al. Spontaneous Resolution in the Ionothermal Synthesis of Homochiral Zn(II) Metal-Organic Frameworks with (10,3)- a Topology

Constructed from Achiral 5-Sulfoisophthalate // Crystal Growth & Design. 2011. Vol. 11, № 9. P. 3717-3720.

59. Lu K. et al. Ionothermal Synthesis of Five Keggin-Type Polyoxometalate-Based Metal-Organic Frameworks // Inorg. Chem. 2019. Vol. 58, № 3. P. 1794-1805.

60. Mehta J.P. et al. Sol-Gel Synthesis of Robust Metal-Organic Frameworks for Nanoparticle Encapsulation // Adv. Funct. Mater. 2018. Vol. 28, № 8. P. 1705588.

61. Sumida K. et al. Sol-Gel Processing of Metal-Organic Frameworks // Chem. Mater. 2017. Vol. 29, № 7. P. 2626-2645.

62. Buso D. et al. Fast Synthesis of MOF-5 Microcrystals Using Sol-Gel SiO 2 Nanoparticles // Chem. Mater. 2011. Vol. 23, № 4. P. 929-934.

63. Tian T. et al. A sol-gel monolithic metal-organic framework with enhanced methane uptake // Nat. Mater. 2018. Vol. 17, № 2. P. 174-179.

64. Matsuyama K. Supercritical fluid processing for metal-organic frameworks, porous coordination polymers, and covalent organic frameworks // The Journal of Supercritical Fluids. 2018. Vol. 134. P. 197-203.

65. Liu Y. et al. Electrochemical Synthesis of Large Area Two-Dimensional Metal-Organic Framework Films on Copper Anodes // Angew. Chem. Int. Ed. 2021. Vol. 60, № 6. P. 2887-2891.

66. Martinez Joaristi A. et al. Electrochemical Synthesis of Some Archetypical Zn 2+ , Cu 2+ , and Al 3+ Metal Organic Frameworks // Crystal Growth & Design. 2012. Vol. 12, № 7. P. 3489-3498.

67. Mueller U. et al. Metal-organic frameworks—prospective industrial applications // J. Mater. Chem. 2006. Vol. 16, № 7. P. 626-636.

68. Abbasi Z. et al. Metal-Organic Frameworks (MOFs) and MOF-Derived Porous Carbon Materials for Sustainable Adsorptive Wastewater Treatment // Sustainable Nanoscale Engineering. Elsevier, 2020. P. 163-194.

69. Kiran E. Supercritical fluids and polymers - The year in review - 2014 // The Journal of Supercritical Fluids. 2016. Vol. 110. P. 126-153.

70. Zhang A. et al. Polymeric nanoporous materials fabricated with supercritical CO 2 and CO 2 -expanded liquids // Chem. Soc. Rev. 2014. Vol. 43, № 20. P. 6938-6953.

71. Sui R., Charpentier P. Synthesis of Metal Oxide Nanostructures by Direct Sol-Gel Chemistry in Supercritical Fluids // Chem. Rev. 2012. Vol. 112, № 6. P. 3057-3082.

72. Shearer G.C. et al. Functionalizing the Defects: Postsynthetic Ligand Exchange in the Metal Organic Framework UiO-66 // Chem. Mater. 2016. Vol. 28, № 20. P. 7190-7193.

73. Tanabe K.K., Wang Z., Cohen S.M. Systematic Functionalization of a Metal-Organic Framework via a Postsynthetic Modification Approach // J. Am. Chem. Soc. 2008. Vol. 130, № 26. P. 8508-8517.

74. Bagheri A. et al. Post-synthetic functionalization of the metal-organic framework: Clean synthesis, pollutant removal, and antibacterial activity // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2021. Vol. 9, № 1. P. 104590.

75. Cohen S.M. Postsynthetic Methods for the Functionalization of Metal-Organic Frameworks // Chem. Rev. 2012. Vol. 112, № 2. P. 970-1000.

76. An J., Rosi N.L. Tuning MOF CO 2 Adsorption Properties via Cation Exchange // J. Am. Chem. Soc. 2010. Vol. 132, № 16. P. 5578-5579.

77. Li B. et al. A strategy toward constructing a bifunctionalized MOF catalyst: post-synthetic modification of MOFs on organic ligands and coordinatively unsaturated metal sites // Chem. Commun. 2012. Vol. 48, № 49. P. 6151.

78. Karagiaridi O. et al. Solvent-Assisted Linker Exchange: An Alternative to the De Novo Synthesis of Unattainable Metal-Organic Frameworks // Angew. Chem. Int. Ed. 2014. Vol. 53, № 18. P. 4530-4540.

79. Alqadami A.A. et al. Development of citric anhydride anchored mesoporous MOF through post synthesis modification to sequester potentially toxic lead (II) from water // Microporous and Mesoporous Materials. 2018. Vol. 261. P. 198-206.

80. Mandal S. et al. Post-Synthetic Modification of Metal-Organic Frameworks Toward Applications // Adv. Funct. Mater. 2021. Vol. 31, № 4. P. 2006291.

81. Tanabe K.K., Cohen S.M. Postsynthetic modification of metal-organic frameworks—a progress report // Chem. Soc. Rev. 2011. Vol. 40, № 2. P. 498-519.

82. Liu L. et al. Harnessing Structural Dynamics in a 2D Manganese-Benzoquinoid Framework To Dramatically Accelerate Metal Transport in Diffusion-Limited Metal Exchange Reactions // J. Am. Chem. Soc. 2018. Vol. 140, № 36. P. 11444-11453.

83. Marreiros J. et al. Vapor-Phase Linker Exchange of the Metal-Organic Framework ZIF-8: A Solvent-Free Approach to Post-synthetic Modification // Angew. Chem. 2019. Vol. 131, № 51. P. 18642-18646.

84. Huang J.-W. et al. Boosting the oxygen reduction performance of MOF-5-derived Fe-N-C electrocatalysts via a dual strategy of cation-exchange and guest-encapsulation // Electrochimica Acta. 2021. Vol. 366. P. 137408.

85. Grancha T. et al. Cation Exchange in Dynamic 3D Porous Magnets: Improvement of the Physical Properties // Inorg. Chem. 2015. Vol. 54, № 22. P. 10834-10840.

86. Park J., Feng D., Zhou H.-C. Dual Exchange in PCN-333: A Facile Strategy to Chemically Robust Mesoporous Chromium Metal-Organic Framework with Functional Groups // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2015. Vol. 137, № 36. P. 11801-11809.

87. Liu T., Yan B. A Stable Broad-Range Fluorescent pH Sensor Based on Eu3+ Post-Synthetic Modification of a Metal-Organic Framework // Ind. Eng. Chem. Res. American Chemical Society, 2020. Vol. 59, № 5. P. 1764-1771.

88. Ahmadi M. et al. An investigation of affecting factors on MOF characteristics for biomedical applications: A systematic review // Heliyon. 2021. Vol. 7, № 4. P. e06914.

89. Gao X. et al. Size and surface controllable metal-organic frameworks (MOFs) for fluorescence imaging and cancer therapy // Nanoscale. The Royal Society of Chemistry, 2018. Vol. 10, № 13. P. 6205-6211.

90. Wang Z. et al. Nanoscale Zr-Based MOFs with Tailorable Size and Introduced Mesopore for Protein Delivery // Adv. Funct. Mater. 2018. Vol. 28, № 16. P. 1707356.

91. Nguyen Thi H.P. et al. Size-Control and Surface Modification of Flexible Metal-Organic Framework MIL-53(Fe) by Polyethyleneglycol for 5-Fluorouracil Anticancer Drug Delivery // ChemistrySelect. 2019. Vol. 4, №

8. P. 2333-2338.

92. Cravillon J. et al. Rapid Room-Temperature Synthesis and Characterization of Nanocrystals of a Prototypical Zeolitic Imidazolate Framework // Chem. Mater. 2009. Vol. 21, № 8. P. 1410-1412.

93. Lim I.H., Schrader W., Schüth F. Insights into the Molecular Assembly of Zeolitic Imidazolate Frameworks by ESI-MS // Chem. Mater. American Chemical Society, 2015. Vol. 27, № 8. P. 3088-3095.

94. Marshall C.R., Staudhammer S.A., Brozek C.K. Size control over metal-organic framework porous nanocrystals // Chem. Sci. 2019. Vol. 10, № 41. P. 9396-9408.

95. Cravillon J. et al. Controlling Zeolitic Imidazolate Framework Nano- and Microcrystal Formation: Insight into Crystal Growth by Time-Resolved In Situ Static Light Scattering // Chem. Mater. 2011. Vol. 23, № 8. P. 21302141.

96. Horcajada P. et al. Porous metal-organic-framework nanoscale carriers as a potential platform for drug delivery and imaging // Nature Mater. 2010. Vol.

9, № 2. P. 172-178.

97. Schneemann A. et al. Flexible metal-organic frameworks // Chemical Society Reviews. Royal Society of Chemistry, 2014. Vol. 43, №№ 16. P. 60626096.

98. Fairen-Jimenez D. et al. Opening the gate: framework flexibility in ZIF-8 explored by experiments and simulations // Journal of the American Chemical Society. ACS Publications, 2011. Vol. 133, № 23. P. 8900-8902.

99. Li X. et al. Direct Imaging of Tunable Crystal Surface Structures of MOF MIL-101 Using High-Resolution Electron Microscopy // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2019. Vol. 141, № 30. P. 12021-12028.

100.Feng X. et al. Size, Shape, and Porosity Control of Medi-MOF-1 via Growth Modulation under Microwave Heating // Crystal Growth & Design. American Chemical Society, 2019. Vol. 19, № 2. P. 889-895.

101.Liu J. et al. Metal-Organic Framework (MOF) Hybrid as a Tandem Catalyst for Enhanced Therapy against Hypoxic Tumor Cells // Angew. Chem. 2019. Vol. 131, № 23. P. 7890-7894.

102.Lian X. et al. Enzyme-MOF Nanoreactor Activates Nontoxic Paracetamol for Cancer Therapy // Angewandte Chemie. 2018. Vol. 130, № 20. P. 58275832.

103.Lin X. et al. Ultraschallaktivierte Sensibilisatoren // Angew. Chem. 2020. Vol. 132, № 34. P. 14316-14338.

104.Liang S. et al. Conferring Ti-Based MOFs with Defects for Enhanced Sonodynamic Cancer Therapy // Advanced Materials. 2021. Vol. 33, № 18. P. 2100333.

105.Abánades Lázaro I., Wells C.J.R., Forgan R.S. Multivariate Modulation of the Zr MOF UiO-66 for Defect-Controlled Combination Anticancer Drug Delivery // Angew. Chem. 2020. Vol. 132, № 13. P. 5249-5255.

106.Chen X. et al. MOF Nanoparticles with Encapsulated Autophagy Inhibitor in Controlled Drug Delivery System for Antitumor // ACS Appl. Mater. Interfaces. American Chemical Society, 2018. Vol. 10, № 3. P. 2328-2337.

107.Li Z. et al. Sr/PTA Metal Organic Framework as A Drug Delivery System for Osteoarthritis Treatment // Sci Rep. 2019. Vol. 9, № 1. P. 17570.

108.Zhang L. et al. Synthesis of hollow nanocages MOF-5 as drug delivery vehicle to solve the load-bearing problem of insoluble antitumor drug oleanolic acid (OA) // Inorganic Chemistry Communications. 2018. Vol. 96. P. 20-23.

109.Li L. et al. Chitosan modified metal-organic frameworks as a promising carrier for oral drug delivery // RSC Adv. 2020. Vol. 10, № 73. P. 4513045138.

110.Jiang K. et al. A nanosized anionic MOF with rich thiadiazole groups for controlled oral drug delivery // Materials Today Bio. 2022. Vol. 13. P. 100180.

111.Kim S.-N. et al. Metal-organic frameworks, NH2-MIL-88(Fe), as carriers for ophthalmic delivery of brimonidine // Acta Biomaterialia. 2018. Vol. 79. P. 344-353.

112.Gandara-Loe J. et al. Metal-Organic Frameworks as Drug Delivery Platforms for Ocular Therapeutics // ACS Appl. Mater. Interfaces. American Chemical Society, 2019. Vol. 11, № 2. P. 1924-1931.

113.Gandara-Loe J. et al. MOF-Based Polymeric Nanocomposite Films as Potential Materials for Drug Delivery Devices in Ocular Therapeutics // ACS Appl. Mater. Interfaces. American Chemical Society, 2020. Vol. 12, № 27. P. 30189-30197.

114.Zhao L. et al. Specific Screening of Prostate Cancer Individuals Using an Enzyme-Assisted Substrate Sensing Platform Based on Hierarchical MOFs with Tunable Mesopore Size // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2021. Vol. 143, № 37. P. 15145-15151.

115.Leelasree T. et al. MOF based flexible, low-cost chemiresistive device as a respiration sensor for sleep apnea diagnosis // J. Mater. Chem. B. The Royal Society of Chemistry, 2020. Vol. 8, № 44. P. 10182-10189.

116.Wang C. et al. Small-Sized MOF-Constructed Multifunctional Diagnosis and Therapy Platform for Tumor // ACS Biomaterials Science & Engineering. American Chemical Society, 2019.

117.Shang W. et al. Core-Shell Gold Nanorod@Metal-Organic Framework Nanoprobes for Multimodality Diagnosis of Glioma // Advanced Materials. 2017. Vol. 29, № 3. P. 1604381.

118.Yin L. et al. Determination of P-amyloid oligomer using electrochemiluminescent aptasensor with signal enhancement by AuNP/MOF nanocomposite // Microchim Acta. 2021. Vol. 188, № 2. P. 53.

119.Zhang M. et al. PSA detection electrochemical immunosensor based on MOF-235 nanomaterial adsorption aggregation signal amplification strategy // Microchemical Journal. 2021. Vol. 171. P. 106870.

120.Sheta S.M. et al. A novel, fast, high sensitivity biosensor for supporting therapeutic decisions and onset actions for chest pain cases // RSC Adv. The Royal Society of Chemistry, 2019. Vol. 9, № 35. P. 20463-20471.

121.El-Sheikh S.M. et al. A novel Ag/Zn bimetallic MOF as a superior sensitive biosensing platform for HCV-RNA electrochemical detection // Applied Surface Science. 2021. Vol. 562. P. 150202.

122.Mu X. et al. Development of 2D MOF-Based Microrobots under Annealing Treatment and Their Biomedical Application // Ind. Eng. Chem. Res. American Chemical Society, 2021. Vol. 60, № 26. P. 9465-9474.

123.Xue Y. et al. Accelerated Bone Regeneration by MOF Modified Multifunctional Membranes through Enhancement of Osteogenic and Angiogenic Performance // Advanced Healthcare Materials. 2021. Vol. 10, № 6. P. 2001369.

124.Liu W. et al. Bioactive and anti-corrosive bio-MOF-1 coating on magnesium alloy for bone repair application // Journal of Alloys and Compounds. 2019. Vol. 788. P. 705-711.

125.Zheng Z. et al. Magnesium-organic framework-based stimuli-responsive systems that optimize the bone microenvironment for enhanced bone regeneration // Chemical Engineering Journal. 2020. Vol. 396. P. 125241.

126.Xu C. et al. Integration exosomes with MOF-modified multifunctional scaffold for accelerating vascularized bone regeneration // Chinese Chemical Letters. 2022.

127.Lin W. et al. Low Cytotoxic Metal-Organic Frameworks as Temperature-Responsive Drug Carriers // ChemPlusChem. 2016. Vol. 81, № 8. P. 804810.

128.Singh N., Qutub S., Khashab N.M. Biocompatibility and biodegradability of metal organic frameworks for biomedical applications // J. Mater. Chem. B. 2021. Vol. 9, № 30. P. 5925-5934.

129.Lin W. et al. A porphyrin-based metal-organic framework as a pH-responsive drug carrier // Journal of Solid State Chemistry. 2016. Vol. 237. P. 307-312.

130.Ye G. et al. Alkali /alkaline earth-based metal-organic frameworks for biomedical applications // Dalton Trans. 2021. Vol. 50, № 47. P. 1743817454.

131.Feng X.-E., Zhu T.-T. A porous Sr(II)-organic framework for 5-fluorouracil delivery and anti-cancer activity against human melanoma cells // Inorganic and Nano-Metal Chemistry. 2020. Vol. 50, № 12. P. 1302-1307.

132.Kobayashi S., Yamashita Y. Alkaline Earth Metal Catalysts for Asymmetric Reactions // Acc. Chem. Res. 2011. Vol. 44, № 1. P. 58-71.

133.Pors Nielsen S. The biological role of strontium // Bone. 2004. Vol. 35, № 3. P. 583-588.

134.Pilmane M. et al. Strontium and strontium ranelate: Historical review of some of their functions // Materials Science and Engineering: C. 2017. Vol. 78. P. 1222-1230.

135.Leo P. et al. A double basic Sr-amino containing MOF as a highly stable heterogeneous catalyst // Dalton Trans. 2019. Vol. 48, № 30. P. 1155611564.

136.Wang Y. et al. A Novel Tb@Sr-MOF as Self-Calibrating Luminescent Sensor for Nutritional Antioxidant // Nanomaterials. 2018. Vol. 8, № 10. P. 796.

137.Chen W. et al. Enhancing proton conductivity of a highly water stable 3D Sr(II) metal-organic framework by exposure to aqua-ammonia vapor // Journal of Alloys and Compounds. 2018. Vol. 750. P. 895-901.

138.Usman M. et al. Semiconductor Behavior of a Three-Dimensional Strontium-Based Metal-Organic Framework // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2015. Vol. 7, № 41. P. 22767-22774.

139.Bera K.P. et al. Intrinsic Ultralow-Threshold Laser Action from Rationally Molecular Design of Metal-Organic Framework Materials // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2020. Vol. 12, № 32. P. 36485-36495.

140.Li X.-Y. et al. Efficient light hydrocarbon separation and CO 2 capture and conversion in a stable MOF with oxalamide-decorated polar tubes // Chem. Commun. 2017. Vol. 53, № 96. P. 12970-12973.

141.Li Z. et al. Potential application development of Sr/HCOOH metal organic framework in osteoarthritis // Microporous and Mesoporous Materials. 2020. Vol. 294. P. 109835.

142.Matlinska M.A. et al. Alkaline Earth Metal-Organic Frameworks with Tailorable Ion Release: A Path for Supporting Biomineralization // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2019. Vol. 11, № 36. P. 32739-32745.

143.Yin L. et al. Bacillus spore-based oral carriers loading curcumin for the therapy of colon cancer // Journal of Controlled Release. 2018. Vol. 271. P. 31-44.

144.Filippousi M. et al. Biocompatible Zr-based nanoscale MOFs coated with modified poly(e-caprolactone) as anticancer drug carriers // International Journal of Pharmaceutics. 2016. Vol. 509, № 1-2. P. 208-218.

145.Cao Y. et al. Nanocarriers for oral delivery of biologics: small carriers for big payloads // Trends in Pharmacological Sciences. 2021. Vol. 42, № 11. P. 957-972.

146.Lang X. et al. Advances and applications of chitosan-based nanomaterials as oral delivery carriers: A review // International Journal of Biological Macromolecules. 2020. Vol. 154. P. 433-445.

147.Miao Y. et al. Engineering Nano- and Microparticles as Oral Delivery Vehicles to Promote Intestinal Lymphatic Drug Transport // Advanced Materials. 2021. Vol. 33, № 51. P. 2104139.

148.Khansari A., Telfer S.G., Richardson C. Large Pore Isoreticular Strontium-Organic Frameworks: Syntheses, Crystal Structures, and Thermal and Luminescent Properties // Crystal Growth & Design. 2019. Vol. 19, № 1. P. 268-274.

149.Rood J.A., Noll B.C., Henderson K.W. Synthesis, Structural Characterization, Gas Sorption and Guest-Exchange Studies of the Lightweight, Porous Metal-Organic Framework a-[Mg 3 (O 2 CH) 6 ] // Inorg. Chem. 2006. Vol. 45, № 14. P. 5521-5528.

150.Asgharnejad L. et al. Synthesis and Structure of Three New Alkaline Earth Metal-Organic Frameworks with High Thermal Stability as Catalysts for Knoevenagel Condensation // Crystal Growth & Design. 2019. Vol. 19, № 5. P. 2679-2686.

151.Lo S.-H. et al. Assembly of a water-insoluble strontium metal-organic framework with luminescent properties // Inorganic Chemistry Communications. 2011. Vol. 14, № 10. P. 1602-1605.

152.Mohammadi M.R., Fray D.J. Sol-gel derived nanocrystalline and mesoporous barium strontium titanate prepared at room temperature // Particuology. 2011. Vol. 9, № 3. P. 235-242.

153.Simoes A.Z. et al. Microwave-hydrothermal synthesis of barium strontium titanate nanoparticles // Journal of Alloys and Compounds. 2010. Vol. 508, № 2. P. 620-624.

154.Tahmasian A. et al. Sonochemical syntheses of a new fibrous-like nano-scale strontium(II) 3D coordination polymer; precursor for the fabrication of a strontium carbonate nanostructure // Polyhedron. 2014. Vol. 67. P. 81-88.

155.Furman J.D. et al. Tunable, Ligand-Based Emission from Inorganic-Organic Frameworks: A New Approach to Phosphors for Solid State Lighting and Other Applications // Chem. Mater. 2010. Vol. 22, № 7. P. 2255-2260.

156.Stefaniak A.B. et al. Influence of artificial gastric juice composition on bioaccessibility of cobalt- and tungsten-containing powders // International Journal of Hygiene and Environmental Health. 2010. Vol. 213, № 2. P. 107115.

157.Berardi A. et al. Stability of plant virus-based nanocarriers in gastrointestinal fluids // Nanoscale. 2018. Vol. 10, № 4. P. 1667-1679.

158.Javanbakht S., Nabi M., Shaabani A. Graphene quantum dots-crosslinked gelatin via the efficient Ugi four-component reaction: Safe photoluminescent implantable carriers for the pH-responsive delivery of doxorubicin // Materialia. 2021. Vol. 20. P. 101233.

159.Guo P.-C. et al. Comparative study of structures, thermal stabilities and dielectric properties for a ferroelectric MOF [Sr(^-BDC)(DMF)]œ with its solvent-free framework // Dalton Trans. 2013. Vol. 42, № 18. P. 6603.

160.Kumari M., Kamat S., Jayabaskaran C. Usnic acid induced changes in biomolecules and their association with apoptosis in squamous carcinoma (A-431) cells: A flow cytometry, FTIR and DLS spectroscopic study //

Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2022. Vol. 274. P. 121098. 161.Tian Y.-Q. et al. Knockdown of bone morphogenetic protein 4 gene induces apoptosis and inhibits proliferation of bovine cumulus cells // Theriogenology. 2022. Vol. 188. P. 28-36.