سنتز و شناسایی چارچوب‌های آلی-فلزی برپایه منیزیم و بررسی اثر نوع حلال کوردیناسیون بر زیست‌سازگاری آن‌ها

محورهای موضوعی : سنتز و مشخصه یابی نانوساختارها

سعیدرضا هرمزی جنگی ¹

1 - آزمایشگاه شیمی و بیوشیمی هرمزی، زابل، ایران

تاریخ دریافت : 1402/01/23 تاریخ پذیرش : 1402/02/09 تاریخ انتشار : 1401/12/01

کلید واژه: چارچوب آلی-فلزی, زیست‌سازگاری, حلال کوردیناسیون,

چکیده مقاله :

در پژوهش حاضر، چارچوب‌های آلی-فلزی (اندازه، 430 نانومتر) بر پایه‌ی منیزیم با استفاده از روش ساده، کم هزینه و با بازده بالا در حلال‌های مختلف سنتز شدند. چارچوبهای سنتز شده در این حلال‌ها، شناسایی گردیدند. دراین راستا، تشکیل چارچوب‌های آلی-فلزی با استفاده از آنالیزهای FT-IR ،EDX ،UV-Vis و SEM و محتوی آلی نمونه‌های سنتزی با استفاده از تجزیه‌ی عنصری تعیین گردید. نتایج بررسی‌ها نشان داد که بازده کوردیناسیون در حلال پروتیک بیشتر از حلال آپروتیک می‌باشد، اما محتوی آلی چارچوب تشکیل شده در حلال آپروتیک به واسطه نقش رقابت‌کنندگی آن در فرآیند کوردیناسیون بیشتر از حلال پروتیک ارزیابی شد. سپس اثر نوع حلال کوردیناسیون بر خواص زیست‌سازگاری چارچوب‌های آلی-فلزی سنتز‌شده بررسی گردید. در‌این‌راستا، زیست‌سازگاری چارچوب‌های سنتز‌شده با استفاده از آنالیزهای استاندارد جذب-واجذب پروتئین و نسبت همولیز بررسی گردید. نتایج نشان داد که چارچوب آلی-فلزی سنتز شده در حلال پروتیک حدودµg µg-1 02/0 را جذب کرد که ظرفیت جذب پروتئین زیستی آن 5/17 برابر کمتر از نمونه سنتزی در حلال آپروتیک است. نسبت همولیز نمونه سنتز شده در حلال پروتیک 3/0 درصد محاسبه گردید که 5 برابر کمتر از نسبت همولیز نمونه سنتزی در حلال آپروتیک می‌باشد و نشان‌ از سازگاری بالای این چارچوب آلی-فلزی در حلال پروتیک با گلبول‌های قرمز خون دارد. نتایج بررسی‌ها حاکی از آن است که سازگاری زیستی چارچوب‌های آلی-فلزی پایه‌ی منیزیم به‌طور معنی‌داری متأثر از حلال کوردیناسیون می‌باشد. نتایج این پژوهش می تواند راهگشایی برای سنتز حامل‌های زیست‌سازگارتر داروها و آنزیم ‎ها باشد.

چکیده انگلیسی:

In this contribution, magnesium-based metal-organic frameworks (average size, 430 nm) were synthesized by a simple, low-cost, and high-efficient method utilizing different coordination solvents. The as-synthesized frameworks were then characterized by several characterization methods. The formation of metal-organic framework(MOF( coordination bindings was confirmed by FT-IR, EDX, UV-Vis, and SEM analyses. The organic content of the as-prepared MOFs was quantified by elemental analysis. The results showed that the coordination yield in protic solvents is higher than that of the aprotic solvents. In contrast, the organic content of the MOFs prepared in aprotic media was found to be more than that of the protic solvent due to the competitive role of aprotic solvents in the coordination process. The effect of coordination solvent on the biocompatibility of as-synthesized MOFs was also investigated using the standard protein absorption-desorption and hemolysis analysis. The protein adsorption results showed that the as-synthesized MOFs with protic solvents absorbed about 0.02 μg μg-1, which is 17.5-fold lower than that of the aprotic solvents. The hemolysis ratio of the synthesized sample in protic solvent was calculated at about 0.3%, which is 5 times lower than the hemolysis ratio of the synthetic sample in aprotic media, indicating their high erythrocyte compatibility. These findings reveal that the biocompatibility of magnesium-based metal-organic frameworks is significantly affected by the coordination solvent. The Authors strongly recommend using the results of this contribution for the synthesis of biocompatible carriers for drug and enzyme immobilization aims.

منابع و مأخذ:

1. J.S. Qin, S. Yuan, L. Zhang, B. Li, D. Y. Du, N. Huang, W. Guan, H. F. Drake, J. Pang, Y. Q. Lan, A. Alsalme, J. Am. Chem. Soc. 14, 2054 (2019).
2. J. D. Sosa, T. F. Bennett, K. J. Nelms, B. M. Liu, R. C. Tovar, Y. Liu, Crystals 8, 325 (2018).
3. N. Stock, S. Biswas, Chem. Rev. 112, 933 (2012).
4. S. Zhang, Q. Yang, X. Liu, X. Qu, Q. Wei, G. Xie, S. Chen, S. Gao, Coord. Chem. Rev. 307, 292 (2016).
5. A. Rabenau, Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 24, 1026 (1985).
6. K. Byrappa, M. Yoshimura, Noyes Publications: New York, 2002.
7. L. Esrafili, A. Azhdari Tehrani, A. Morsali, L. Carlucci, D. M. Proserpio, Inorganica Chim. Acta 484, 386 (2019).
8. J.W. Maina, C.P. Gonzalo, A. Merenda, L. Kong, J.A. Schütz, L.F. Dumée, Appl. Surf. Sci. 427, 401 (2018).
9. L. Li, S. Shen, J. Su, W. Ai, Y. Bai, H. Liu, Anal. Bioanal. Chem., 1 (2019).
10. Z.Y. Yao, J.H. Guo, P. Wang, Y. Liu, F. Guo, W.Y. Sun, Mater. Lett. 223, 174 (2018).
11. A. Ansari, V.U. Siddiqui, I. Khan, M.K. Akram, W. Ahmad, A. Khan Siddiqi, Metal-Organic-Frameworks (MOFs) for industrial wastewater treatment, 2nd edn, (Metal-Organic Framework Composites, 2019), pp. 1-28.
12. Y. Liu, A. J. Howarth, N. A. Vermeulen, S. Y. Moon, J. T. Hupp, O. K. Farha, Coord. Chem. Rev. 346, 101 (2017).
13. N. Ahmad, H.A. Younus, Z. Gaoke, K.V. Hecke, F. Verpoort, Adv. Mater. 31, 1801399 (2019).
14. Y. Hu, L. Dai, D. Liua, W. Dua, Y Wang, Renewable Sustainable Energy Rev. 91, 793 (2018).
15. S.S. Nadar, V.K. Rathod, Int. J. Biol. Macromol. 152, 1098 (2020).
16. S.R. Hormozi Jangi, M. Akhond, Process Biochem. 105, 79 (2021).
17. S.R. Hormozi Jangi, M. Akhond, Microchem. J. 158, 105328 (2020).
18. S.R. Hormozi Jangi, M. Akhond, J. Chem. Sci. 132, 110 (2020).
19. D.S.H. Chan, M. E. Kavanagh, K.J. McLean, A.W. Munro, D. Matak-Vinković, A.G. Coyne, C. Abell. Anal. Chem. 89, 18, 9976 (2017).
20. M. Jackson, H.H. Mantsch. Biochimica et Biophysica Acta 1078, 231 (1991).