综述：生物相容性金属有机框架在个性化生物医学应用中的进展

《Contraception》：Advancing biocompatible metal-organic frameworks in personalized biomedical applications

本综述系统阐述了金属有机框架（MOFs）在生物医学领域的创新应用。作者聚焦MOFs材料的高比表面积、可调孔径、生物相容性及活性氧（ROS）生成能力等特性，从体内（in vivo）和体外（in vitro）双视角深入剖析其在消毒剂、自清洁材料、靶向给药、动态疗法（如光动力/声动力疗法）、造影剂和疫苗研发等方向的突破性进展，为推进MOFs从实验室走向临床（bench to bedside）提供了前瞻性见解。

　　

Specialty properties of MOFs

金属有机框架（MOFs）是由无机节点与有机连接体自组装形成的晶态多孔材料，其超高比表面积（可达7000 m²/g）、可调控孔径（0.3-10 nm）和模块化结构设计赋予其在生物医学领域的独特优势。MOFs可通过物理吸附病原体、金属离子缓释（如Zn²⁺、Ag⁺）及光催化产生活性氧（ROS）等机制实现高效抗菌抗病毒。值得注意的是，通过选择生物相容性组分（如Fe、Zr离子与天然有机配体），可显著降低细胞毒性，为体内应用奠定基础。

MOFs as biomaterials for prevention

在疾病预防层面，MOFs材料展现出多维度应用潜力。作为消毒剂，铜基MOF（HKUST-1）可在可见光下持续产生活性氧，实现表面自清洁；作为防护材料，MOF/聚合物复合薄膜可通过尺寸排阻效应拦截病毒颗粒（如流感病毒H1N1，直径约100 nm）；在组织工程中，负载生长因子的MOFs支架能促进细胞黏附与分化，同时通过缓释抗菌成分预防植入相关感染。此外，MOFs功能化的生物传感器可通过特异性识别病原体核酸或蛋白，实现早期快速检测。

MOF-based healthcare applications for treatment

在疾病治疗领域，MOFs的"智能"载药特性尤为突出。其孔道可负载抗生素（如万古霉素）、抗病毒药（如瑞德西韦）或抗癌药（如阿霉素），并通过pH响应、酶触发或外场（光/磁）调控实现靶向释放。例如，铁基MOF（MIL-100）在肿瘤微酸环境中可快速降解并释放药物，同时通过类芬顿反应产生·OH增强化疗效果。在免疫治疗中，MOFs作为疫苗佐剂能提高抗原递呈效率，而镧系MOFs（如Eu-MOF）可作为磁共振造影剂实现病灶精准定位。

Biomedical MOFs toward real world

尽管已有部分MOFs材料进入临床前研究（如ZIF-8用于口服胰岛素递送），但其商业化仍面临挑战。大规模合成中的批次稳定性、长期体内生物安全性评估（如免疫原性、代谢途径）以及生产成本控制是关键瓶颈。目前全球已有BioMOF Pharmaceuticals等企业布局相关产品研发，预计未来5-10年将有首批MOF基医疗器械或药物获批上市。

Specific designing principles of MOFs for bio-applications

生物医用MOFs的设计需遵循特殊原则：首要考量低毒性，优先选择内源性金属（Fe、Zn、Mg）和可代谢配体（如氨基酸、核苷酸）；其次需控制粒径（<200 nm）以增强组织穿透性；此外，表面功能化（如PEG修饰）可延长血液循环时间。值得注意的是，MOFs的降解产物必须避免金属离子蓄积风险，例如钴基MOFs需严格规避体内应用。