近年来,多孔芳香骨架(Porous Aromatic Frameworks,PAFs)材料由于其具有构筑单元可调性、结构可设计性、优异的化学稳定性、高比表面积以及良好的生物相容性等优势在有机多孔材料研究领域迅猛发展,得到了科研工作者们的广泛关注。当前,有关于有机多孔材料在生物医学研究领域的探究正在兴起,如药物递送载体、光疗、生物成像、生物传感以及抗菌等。然而,PAFs材料通常在生理介质中的溶解性和分散性较差、细胞吸Rapamycin核磁收率低,严重限制了PAFs材料在生物体内以及体外的应用。因此,开发具有尺寸小、水分散性良好以及生物功能性强的PAFs材料,以促进其在生物医学研究领域的进一步发展,具有重要的理论以及实际意义。基于此研究背景,本论文从PAFs材料的结构设计出发,首次将α-重氮羰基类化合物作为构筑单元引入PAFs材料的框架中,通过N-H插入反应策略设计合成了一系列结构中具有良好生物活性结构单元的PAFs材料,并对其结构和生物性能开展了系统、深入的探究。具体研究内容如下:1.为了设计出具有尺寸小、水分散性良好且有易于应用在生物医学研究领域的PAFs材料,本课题首先设计合成了两种不同链长的α-重氮酯基类化合物作为构筑单元,同时选择了两种不同构型的氨基构筑单体(1,3,5-三(4-氨基苯基)苯和四(4-氨基苯基)甲烷),通过N-H插入反应策略合成了三种PAFs材料(PAF-150、PAF-151和PAF-153)。由于材料设计前驱体中丰富的酯基基团被引入到PAFs材料的骨架中,利于其进行后修饰水解,从而获得骨架中含有大量亲水羧基侧链的PAFs材料。水解后的PAFs材料结构框架中具有大量的类α-苯基甘氨酸片段,这使其具有良好生物相容性的同时又拥有优异的水分散性。经实验测定,水解后的类氨基酸PAFs材料具有较高的药物负载能力和释放能力。2.结构决定性质,设计具有光敏性质的PAFs材料更有利于其在光疗抗肿瘤治疗领域的应用。本课题将具有光敏性质的卟啉基构筑单元引入PAFs材料的骨架中,通过α-重氮酯基化合物的N-H插入反应,设计合成了一种具有纳米尺寸的卟啉基PAF-152材料。基于前期研究可知,利用该构筑单元合成的PAF-152材料结构中具有丰富的酯基基团,在水解后可明显改善材料的亲水性,进而得到具有类氨基酸结构的PAF-152-COONa材料,其表现出良好的水分散性。PAF-152-COONa与具有药物增溶效果的DSPE-PEG_(2000)组装后,可得到在水溶液中具有优异胶体稳定性的PAF-152-COONa-M材料。研究表明,PAF-152-COONa-M材料具有良好的生物相容性,在单波段光源的照射下具有高达49.6%的光热转换效率以及0.54的单线态氧量子产率。小鼠肿瘤被注射PAF-152-COONa-M药物后,在685 nm激光照射下实现了有效的肿瘤消除,证实了设计合成的卟啉基PAF-152材料是一种非常具有前景的光热/光动力联合抗肿瘤药物。3.喹喔啉是合成生物活性分子和天然CD47-mediated endocytosis杂环物质中的重要结构组成基序,含有该结构单元的分子已被研究具有广泛的生物活性。为此,设计合成具有类喹喔啉结构的多孔材料应用于生物医学领域具有十分重要的意义。鉴于此,本课题设计了一种新颖的三齿α-重氮羰基酮化合物单体,利用N-H插入反应策略与两种不同构型的邻苯二氨基单体进行反应,合成了两个具有类喹喔啉结构的PAFs材料,即PAF-156和PAF-157。多种表征手段验证了材料被成功合成,通过电子顺磁共振光谱(ESR)测试发现,所合成的PAFs材料在紫外光照射下具有良好selleck合成的单线态氧生成能力。体外抗菌实验表明,PAF-156和PAF-157具有潜在的体外光动力抗菌性能。