コアシェル型パラジウム/MOFプラットフォームを用いた生体細胞および組織モデルにおける拡散制御ナノリアクターの開発

Core-Shell Palladium/MOF Platforms as Diffusion-Controlled Nanoreactors in Living Cells and Tissue Models.

• Raquel Martínez
• Carolina Carrillo-Carrión
• Paolo Destito
• Aitor Alvarez
• María Tomás-Gamasa
• Beatriz Pelaz
• Fernando Lopez
• José L Mascareñas
• Pablo Del Pino

抄録

遷移金属触媒の可能性を生物学や生体環境に応用することで、化学生物学や生物医学に大きな影響を与えることが期待されています。この分野での大きな課題は、長期間にわたって活性を維持する金属ベースの触媒を作ることである。ここでは、反応性金属コアを金属-有機フレームワークベースのマイクロポーラスなクロークに埋め込むことで、反応物の適切な拡散を可能にしながら、不動態化や不活性化から触媒サイトを維持することを実証している。具体的には、パラジウムナノキューブコアとナノメートルイミダゾレートフレームワークで構成されるナノリアクターの作製を報告している。これらの異種触媒は、同じ細胞内で再利用することができ、反応物のバッチの化学変換を促進することができます。また、ナノリアクターを含む組織のような3次元スフェロイドの組み立てを報告し、ナノリアクターが繰り返し反応を行うことができることを実証した。

Translating the potential of transition metal catalysis to biological and living environments promises to have a profound impact in chemical biology and biomedicine. A major challenge in the field is the creation of metal-based catalysts that remain active over time. Here, we demonstrate that embedding a reactive metallic core within a microporous metal-organic framework-based cloak preserves the catalytic site from passivation and deactivation, while allowing a suitable diffusion of the reactants. Specifically, we report the fabrication of nanoreactors composed of a palladium nanocube core and a nanometric imidazolate framework, which behave as robust, long-lasting nanoreactors capable of removing propargylic groups from phenol-derived pro-fluorophores in biological milieu and inside living cells. These heterogeneous catalysts can be reused within the same cells, promoting the chemical transformation of recurrent batches of reactants. We also report the assembly of tissue-like 3D spheroids containing the nanoreactors and demonstrate that they can perform the reactions in a repeated manner.

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