分子间作用力主导的超分子化学在化学生物学,生物物理学和物理化学等交叉领域发展迅速。以自然界为灵感,通过各种非共价相互作更多用,已成功开发出具有不同功能的超分子Nucleic Acid Detection材料。其中层状复合金属氢氧化(LDHs)物是一类无机超分子主体材料,具有独特的二维限域效应,良好的生物相容性和固体碱性质。利用具有良好生物相容的无机主体基质固定化客体分子不仅可以对插层分子或细胞治疗起到保护作用,而且这些复合材料还可以增加其固有的性质(电、光、磁、氧化还原或酸-碱性质),从而形成新型多功能生物无机材料。以LDHs为主体,基于超分子插层组装,分别与硝普钠(SNP)和二苯甲酮衍生物(BPx)构筑了SNP/MgMnFe-LDHs和DES-BPx/Mg Al-LDHs,探究了它们独特的性质与功能。根据它们的结构性能在肿瘤治疗和细胞成像方向进行潜在的应用探索。本论文为LDHs基超分子插层材料的设计、制备、性能调控及潜在的应用研究提供了设计和研究思路。主要研究内容如下:1、受天然酶的启发,通过超分子相互作用下SNP阴离子和MgMnFe-LDHs的插层反应,在分子水平上组装无机材料,合成了一种仿生的SNP/MgMnFe-LDHs(S2MFL)超分子插层纳米材料,以得到特定的类酶级联催化反应。S2MFL在肿瘤微环境(TME)刺激下具有类过氧化物酶、类过氧化氢酶和类氧化物酶(OXD-like)活性。值得注意的是,在化学动力学治疗研究中,S2MFL显示出9.508×10~(-6) ms~(-1)的高OXD-like活性水平。此外,OXD-like反应产生的超氧阴离子可与NO反应,进而产生活性氮物种(RNS)。ROS和RNS的协同作用破坏了肿瘤内的氧化还原平衡,极大地促进了对癌细胞的抑制,而不需要额外的能量引入,并且具有出色的T_1/T_2加权磁共振成像能力。这种RNS增强的CDT策略为TME介导的治疗提供了一种新的方法。2、基于LDHs主体层板的插层功能和限域效应,采用水热共插层法,分别将二苯甲酮类阴离子(BP2、BP4、BP9)和十烷基磺酸根(DES)共插层Mg Al-LDH(DBx MAL)的合成。在720-860 nm的激发波长下,DBx MAL可以被激光激发发射绿色的上转换荧光,发射波长在520 nm处左右,与下转换发射波长一致。通过BPx插层前后的光致发光对比试验可以得知,上转换发光性能的发生可能是由于LDHs为超分子主体的插层体系导致的,LDHs的层间二维限域效应和受限微环境诱导层间BPx阴离子的上转换发光现象。通过对其上转换发光现象的研究,确定了双光子吸收的上转换机制。由于其良好的生物相容性,合适的纳米尺度及独特的上转换发光能力,探究了其上转换共聚焦细胞荧光成像能力,发现DB_9MAL孵育的He La细胞在激光共聚焦显微镜下发射出绿色荧光,细胞质部分清晰可见,推测其通过内吞作用聚集在细胞质部位。本工作基于LDHs的有机-无机超分子插层体系的制备为改进和发现已有客体分子的新发光selleck合成性质提供了一条普遍而简单的途径。其低廉的价格成为发展新型荧光探针的优势所在。