机械化学是一种功能强大且环保的合成技术，成功应用于合成化学的不同领域。应用范围从有机到无机化学，包括配位化合物的合成。金属有机骨架（MOFs）是一类具有多种应用的化合物，我们在此强调它们在制药领域的应用（BioMOFs），其重要性一直在增长，现在已经成为一个相关且有前途的领域。需要找到更清洁，更环保，更节能和更有效的合成程序，这导致了机械化学在BioMOFs合成中的应用。
关键词： BioMOFs; 药物; 绿色化学; 机械力; 有机基材料
机械化学是一种简单而清洁的技术，通过该技术可以获得高纯度，高产量或高产量的所需产物。它结合了高反应效率和最小的能量和溶剂输入。它是一种绿色化学方法，致力于发现环境友好的合成途径，消除或大幅减少催化促进反应所需的溶剂量。机械化学包括通过诱导共价或超分子键的断裂/形成来将两种或更多种化合物一起研磨以促进反应[1,2]。
机械化学有不同的方法。最直接的是纯磨（NG），其中试剂一起研磨而不添加任何溶剂或其他添加剂[3]。NG发展成液体辅助研磨（LAG），也称为溶剂研磨或捏合，其包括添加催化量的溶剂以促进反应。该技术被证明可用于合成通过溶液或NG技术无法获得的新化合物，同时仍避免过量使用溶剂[3-7]。催化量的无机盐与催化量的溶剂一起加入，产生了另一种机械化学方法，即离子和液体辅助研磨（ILAG），这种技术在促进固态反应方面也非常成功[8-11] ]。聚合物辅助研磨（POLAG）是机械化学的另一种变体，最近公开并利用聚合物来刺激反应[6,12]。
关于分子化合物和分子晶体的合成[2,13-15]机械化学已知很长一段时间[16-23]作为一种可行的合成路线，早期的工作可以追溯到Etter的先驱研究[17,18， 24]，拉斯托吉[19,22,23]和科廷与保罗[16,25,26]。如今它仍然是化学和材料科学不同领域的一种选择方法，包括具有药物，发光和热活性的有机固体[2] ; 生物分子识别，不对称催化，互锁系统和外消旋分辨率的研究[2]。最近，机械化学方法再次成功应用于超分子化学领域[27-29]，无溶剂制备共晶体，加合物[30-38]，多晶型[12]，超分子聚集体[4,30， 39-42]，主客体配合物[5,43-45]，金属有机骨架（MOFs）[8,28,44,46-50]和配位网络[46-48,51]。
所有这些应用包括分子间相互作用的形成，超分子化学的基础。1987年诺贝尔化学奖授予Donald J. Cram和Jean-Marie Lehn [52-55]，这一学科得到了国际上的充分认可。超分子化学反应中涉及的能量学不是很严重，使得机械化学成为在这些过程中使用的优秀技术。
在这篇简短的综述中，我们特别关注机械化学在MOF合成中的应用，特别是在BioMOFs上。MOF是最令人兴奋的结构之一，它们的应用范围相当广泛，包括但不限于离子交换，吸附和气体储存[56-61]，分离过程[62]，催化[63,64]，聚合反应[65,66]，发光[67]，非线性光学[68]和磁性[69]，以及用于磁共振成像（MRI）的造影剂[70]和作为受控药物输送系统中的药物载体并发布[64,71-80]。目前正在开发的新系统可用于进一步的生物医学/制药应用[71]，如癌症治疗[81-83]。
MOF结合了协调和超分子化学。配位化学存在于有机分子（连接基）与金属离子或簇（配位中心）的配位中，而超分子化学依赖于连接分子之间的分子间相互作用的形成。这种组合产生1D，2D或3D多孔框架。可以通过改变接头的大小来调节孔径，接头的大小可以与有机部分中官能团的变化相关联。这些官能团可以与潜在的孔结合分子形成分子间相互作用[72,84-86]。他们的特点促使研究人员探索MOF作为监禁和/或传递系统的潜力[70,79,83-87]。
在BioMOFs中，内源性分子，活性药物成分（API）或其他生物活性有机分子被用作框架的构建模块[8]。除了作为受控输送系统的MOF的优点之外，BioMOF还具有额外的益处，例如：i）孔隙率不再是问题，因为通过框架的降解实现API或生物活性分子的释放，ii）不需要多步骤合成因为分子是基质本身的一部分，iii）可以探索活性分子和金属之间的协同作用，并且iv）如果用一种成分构建多孔网络并且另一种成分的掺入，则可以共同递送药物。可行的[88]。BioMOFs是开发更有效治疗方法的有希望的候选者，具有减少的副作用。
两个MOFs系列，MILs（拉瓦锡研究所的材料）和CPO（来自奥斯陆的配位聚合物）是第一个被研究用于其潜在药物应用的系列。在这里，主要关注的是它们作为药物输送系统的应用[71,72,89]，特别注意金属中心的毒性[84]。毒性不仅是这些化合物安全用于人类的问题，也是环境方面的问题。这些问题也导致了对可生物降解MOF的追求，这是MOler等人在2010年首次制备的MOF。[77]。
另一个MOFs家族，ZIFs（沸石咪唑酯骨架），涉及有机咪唑作为接头，由于MOF结构和稳定性的增强，已经被用于医学目的[90,91]。生物活性分子如咖啡因[92,93]和抗癌药物[94-98]被纳入ZIF-8，并且测试证明这些系统允许控制药物释放。涉及ZIF-8与包封的抗癌药物的进一步研究也表明这些有可能用于荧光成像。
通过机械化学[8,28,50,99-101]合成的MOF报告的数量一直在增加，一些关于MOF和配位聚合物的机械合成的原位研究已经成功进行。这些研究表明逐步机制的倾向，特别是在ZIF的情况下，具有低密度或高度溶剂化的产物，通常首先形成，然后转化为越来越稠密，溶剂化程度越低的材料，类似奥斯特瓦尔德的阶段规则[8,102-107]。
由于技术和化合物类型的相关性日益增加，已经发表了许多关于机械化学[10,28,29,50,101,107,108]和MOF [76,78,79,88,90,109]的综述。我们最近发表了两篇评论，其中一篇专注于使用机械化学过程来获得我们小组中合成的金属药物，金属药物和MOF [49]，另一篇关于BioMOFs的设计，筛选和表征[110]。据我们所知，这是第一篇针对BioMOFs机械化学合成的简短评论。