Kontaktní osoba: Jan Demel
Web: demel.iic.cas.cz
Organokovové sítě (Metal-organic framework – MOFy) představují novou třídu materiálů, které se skládají z kovových center (secondary building units - SBU) pospojovaných organickými ligandy (linkery) za pomoci koordinačních vazeb. Tento koncept umožňuje kombinovat různé ligandy a SBU za vzniku nepřeberného množství struktur, dále umožňuje ladit velikost a topologii pórů a chemickou strukturu MOFů. Z těchto důvodů mají MOFy potenciální využití např. pro uchovávání a separace plynů, heterogenní katalýzu, senzory, adsorbenty a nosiče léků. Jednou ze slabin MOFů je jejich nízká stabilita. Především ve vodě jsou koordinační vazby náchylné k hydrolýze a tím k porušení krystalové struktury MOFu. Z tohoto důvodu se zabýváme návrhy a přípravami nových MOFů, které budou stabilní ve vodě i za zvýšené teploty.
V naší skupině byly vyvinuty linkery nesoucí funkční skupiny fosfínové kyseliny (R2POOH), které vytvářejí velmi silné koordinační vazby s tvrdými kovy (dle Pearsonovy teorie silných a slabých kyselin a zásad), jako je např. Fe3+. Vznikající MOFy mají vyšší hydrotermální stabilitu než jejich běžné analogy s linkery nesoucí karboxylové funkční skupiny. Jako první zástupci fosfinátových MOFů byly připraveny ICR-2 and ICR-4 (zkratka ICR znamená Inorganic Chemistry Řež).
Dále studujeme mechanizmy degradace MOFů, především zirkoniových MOFů (např. UiO-66 a PCN-222). Zde kombinujeme pro tento účel běžně používané metody (práškový XRD a sorpce dusíku) s vysoce citlivými analytickými metodami, které umožňují detekci volných linkerů a kovů v roztoku (HPLC a ICP). Zajímají nás také využití těchto MOFů pro degradace organofosfátů včetně bojových chemických látek. Mimoto připravujeme MOFy nesoucí fotosensitizátory ve formě nanočástic pro fotodynamickou terapii (photodynamic therapy - PDT). Tato strategie boje proti rakovině je založena na pohlcení fotosensitizátoru (v našem případě nanočástice) rakovinnou buňkou, který po ozáření viditelným světlem generuje singletový kyslík (reaktivní formu O2) uvnitř rakovinné buňky, což má za následek smrt rakovinné buňky.
Publikace
J. Hynek, P. Brázda, J. Rohlíček, M. G. S. Londesborough, J. Demel: Phosphinic Acid Based Linkers: Building Blocks in Metal–Organic Framework Chemistry, Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 130, 5110-5113
J. Hynek, S. Ondrušová, D. Bůžek, P. Kovář, J. Rathouský, J. Demel: Postsynthetic modification of a zirconium metal-organic framework at the inorganic secondary building unit with diphenylphosphinic acid for increased photosensitizing properties and stability, Chem. Commun. 2017, 53, 8557-8560
D. Bůžek, J. Demel, K. Lang: Zirconium Metal-Organic Framework UiO-66: Stability in Aqueous Environment and its Relevance for Organophosphate Degradations, Inorg. Chem. 2018, 57, 14290-14297
D. Bůžek, J. Zelenka, P. Ulbrich, T. Ruml, I. Křížová, J. Lang, P. Kubát, J. Demel, K. Kirakci, K. Lang: Nanoscaled porphyrinic metal-organic frameworks: photosensitizer delivery systems for photodynamic therapy, J. Mater. Chem. B 2017, 5, 1815-1821
J. Hynek, S. Jurík, M. Koncošová, J. Zelenka, I. Křížová, T. Ruml, K. Kirakci, I. Jakubec, F. Kovanda, K. Lang, J. Demel: Nanoscaled metal-organic framework ICR-2 as a carrier of porphyrins for Photodynamic Therapy, Beilstein J. Nanotechnol. 2018, 9, 2960-2967