从诺奖到应用：BeNano助力MOF新型分子架构的系统表征

2025年10月8日，瑞典皇 家科学院公布了诺贝尔化学奖的最终归属，将该奖项授予了在金属有机框架（Metal Organic Framework，MOF）领域有开创性工作的研究者，强调MOF在药物递送体系、碳捕获、海水淡化、污染物去除等重大应用中的潜力。

MOF犹如微观的“分子口袋”，能够容纳多种分子。其尺寸和表面电性决定了这些“口袋”能否稳定存在、在何种环境下保持分散，以及能否与特定分子发生相互作用。准确的粒径和Zeta电位数据因此成为评估MOF载体性能的关键依据。

作为纳米粒径、表面电荷、分散稳定性的高灵敏表征仪器，BeNano可以为MOF载体的研发和质控提供数据支持，帮助将基础突破转化为可控的材料与产品。

MOF相关研究中已有多项工作使用BeNano进行系统表征，代表性文献如表1所示。

表1. 引用BeNano的MOF文献列表

在本应用报告中，我们以发表在 International Journal of Pharmaceutics 的论文《Engineering Bio-MOF/Polydopamine as a Biocompatible Targeted Theranostic System for Synergistic Multi-Drug Chemo-Photothermal Therapy》为例，介绍丹东百特仪器有限公司的 BeNano 纳米粒度及Zeta电位分析仪在MOF研究领域中的应用。

样品制备和测试条件

该研究通过溶剂热法合成Bio-MOF：Zn(OAc)2·2H2O与姜黄素（Cur）在乙醇和N,N′-二甲基乙酰胺混合溶液中溶解后，于120℃反应48小时，所得固体经DMF洗涤并真空干燥。随后通过多巴胺包覆形成MP，再以透明质酸（HA）修饰得到MPH，最后将阿霉素（DOX）负载于多巴胺包覆结构中，并经HA包覆制得MPDH粒子。

样品表征采用多种技术完成：形貌与元素组成通过扫描电子显微镜（SEM）及能谱（EDS）分析；光学性质通过紫外–可见漫反射光谱（UV–Vis）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）及荧光光谱测定；晶体结构通过X射线衍射（XRD）分析；粒径与Zeta电位由 BeNano 纳米粒度及Zeta电位分析仪测定。

测试结果和讨论

图1.MP与MPD的转化示意图（上图）

以及DOX·HCl、MP与MPD的Zeta电位（下图）

阿霉素（DOX·HCl）、MP和MPD的Zeta电位结果如图1所示。MP的电位为 -20.48 ± 0.32 mV，而负载阿霉素的MPD电位上升至 -8.86 ± 0.19 mV。

这一变化是由于DOX·HCl自身带正电（4.20 ± 0.22 mV），其引入使复合物的Zeta电位绝对值显著降低，表明DOX·HCl已成功负载于MP纳米颗粒表面。

图2.pH诱导的Bio-MOF与MP的转化示意图（上图）

以及不同pH条件下其Zeta电位（下图）

为验证姜黄素（Cur）配体在低pH条件下的释放是否与Bio-MOF表面的多巴胺（PDA）包覆层剥离有关，研究人员检测了Bio-MOF和MP纳米粒子在不同pH下的Zeta电位变化，结果见图2。

MP在PBS（pH 7.4和5.0）中溶解24小时后，电位从 -14.18 ± 0.73 mV显著上升至 -4.13 ± 0.26 mV。当pH降至5时，其电位接近Bio-MOF的水平，证实了PDA包覆层在酸性环境中剥离，从而促进本身携带正电的Cur的释放。

图3. MP及MPH粒子在PBS（左图）

和FBS（右图）介质的粒径稳定性（n=3）

除了Zeta电位，粒径的表征同样重要。该研究为评估MP和MPH纳米粒子的体外稳定性，将样品分别置于PBS（pH 7.4）溶液和FBS培养基中模拟生理与血浆环境，并记录其在不同时间下的粒径变化。

结果显示，MP及MPH粒子在72小时内粒径相对稳定，无明显变化。这表明MP和MPH在含盐环境与富蛋白质介质中均具备出色的胶体稳定性，能够有效抵抗由离子强度变化和蛋白吸附引起的团聚，体现出良好的生物体系适应性和储存稳定性。

结论

2025年诺贝尔化学奖授予了金属有机框架（MOF），凸显了这种纳米级“多孔骨架”在环境治理与医药研发中的巨大潜力。BeNano是测量这些微观骨架大小与表面电性的重要工具之一。

本案例展示了如何借助BeNano对以姜黄素为配体的生物金属有机框架Bio-MOF及其经过多巴胺（PDA）包覆后形成的MP、MPH、MPDH纳米粒子进行全面表征。

通过精确的粒径、Zeta电位与稳定性数据，BeNano帮助科研人员把诺奖级的材料研究，变成可控、可量化、可信赖的技术与产品。