Исследователи впервые смогли модифицировать металлоорганические каркасные структуры [frameworks (MOF)], придав им способность селективно захватывать стерически объемные органические молекулы.

Системы MOF давно являются предметом пристального внимания исследователей благодаря своей способности улавливать водород или оксид углерода, однако новые исследования показали, что MOF можно применять и в других областях – создание сложных систем доставки лекарств или наноэлектроника будущего.

Модификация элементов каркаса циклическими молекулами способствует тому, что в поры MOF могут поместиться только специфические молекулы. (Рисунок из Science, 2009, DOI: 10.1126/science.1175441)

Фрейзер Штоддарт (Fraser Stoddart) из Северо-западного Университета США отмечает, что ранее MOF использовались либо как сита, кристаллы которого пропускали лишь мельчайшие по размеру молекулы, либо как губки, способные абсорбировать большие объемы газа. Совместная работа Штоддарта и Омара Яги из Университета Калифорнии в Лос-Анжелесе привела к созданию MOF, работа которых до определенной степени может рассматриваться как имитация биохимического механизма распознавания «ключ-замок» – MOF определенного строения может распознавать и удерживать в порах кристаллической решетки только специфические молекулы.

Системы MOF обычно получают связывая металлооксидные кластеры (обычно их называют ступицами – hubs) с помощью органических молекул (о них часто говорят как о спицах – struts). В результате образуются пористые кубические кристаллические структуры с крайне низкой плотностью. Для увеличения селективности системы Штоддарт и Яги модифицировали спицы MOF циклическими полиэфирами.

Петлеобразные макроциклы заполняют внутреннее пространство в порах MOF, позволяя разместиться там лишь молекулам определенной формы и размера. Например, 34- и 36-членные циклы могут служить эффективным «доком» для параквата (paraquat), гербицида, состоящего из двух связанных пирдиновых циклов.

Источники:

1. Science, 2009, DOI: 10.1126/science.1175441