金属有机框架因其规整的孔道,可调的配体和金属中心,大的比表面积和孔隙率,在生物检测、成像和药物负载方面表现出巨大的应用前景。在这个体系中,有机配体的荧光特性使金属有机框架具有荧光检测和成像的能力,而金属节点可以作为CT和核磁共成像的造影剂。相比传统的药物载体,纳米金属有机框架材料可以提高药物的生物利用率,延长药物在体内的循环时间,降低药物高浓度带来的副作用。此外功能化的修饰对于MOF的药物负载和缓释能力具有进一步的提升效果。本文研究了金属有机框架复合物在恶性肿瘤细胞检测和多模态治疗方面的应用潜力,重点关注了表面配体、尺寸、晶面构型对其性能的影响。通过在金属有机框架表面负载不同粒径的金纳米颗粒得到纳米荧光探针,实现了肿瘤细胞内谷胱甘肽的荧光检测。同时,以过渡金属负载的沸石咪唑酯骨架作为载体,在肿瘤区域降解以形成纳米簇,用于肿瘤部位的多模态成像。此外,通过合成核壳结构的金属有机框架,用于肿瘤的多重应激响应诊疗。首先,我们制备了负载金纳米颗粒的MOF荧光探针用于细胞内谷胱甘肽的检测。通过改变金纳米颗粒和MOF颗粒的尺寸,或调节有机配体2-氨基对苯二甲酸与对苯二甲酸的比例,可以得到具有不同的灵敏度和线性范围的荧光探针。进一步的研究表明,GSH通过巯基吸附在金纳米颗粒的表面,其末端的羧基与MOF配体上的氨基相互作用,从而限制荧光探针的分子内运动,抑制非辐射弛豫,通过RIR机制诱导荧光增强。而另一方面,通过协调RIR和ACQ机制之间的竞争,可以有效地调节探针的线性范围。在进行细胞毒性评估之后,我们利用此探针检测了L02细胞、Hela细胞、U87细胞和Hep G2细胞内的GSH水平。接着,我们利用自组装法合成了粒径为90nm的ZIF-8颗粒,后续加入的Fe2+可以取代ZIF-8中的Zn2+并负载于骨架上。纳米颗粒通过EPR效应富集于肿瘤区域,在肿瘤部位特有的微环境（ROS、GSH和弱酸）的协同作用下,Fe2+-ZIF-8中的铁物种被氧化成为具有超顺磁性的纳米颗粒,而ZIF-8的骨架则被完全降解,释放出的Zn2+在体内进一步转化成具有荧光特性的锌氧化物。进一步的研究表明,得益于肿瘤细胞和正常细胞的不同氧化应激水平和特定的微环境,荧光和超顺磁性的纳米簇多数形成于癌细胞中。在上述纳米颗粒的共同作用下,我们实现了肿瘤部位的荧光、CT、MRI多模态成像。这一工作为Fe2+-ZIF-8在肿瘤早期多模成像中的应用提供了可能。最后,我们将黑磷量子点（BPQDs）封装在核壳MOF（HKUST-1@MIL-100（Fe））中,并在介孔MIL-100壳层中负载一氧化氮前驱物亚硝基谷胱甘肽（GSNO）。考虑到黑磷量子点容易在水中降解,通过常规手段又难以制备具有规整形貌的纳米HKUST-1。为了解决这些问题,我们首先采用“骨架交换”策略将BPQDs包覆到ZIF-8纳米颗粒中,利用ZIF-8对Cu2+的特异性吸附,以ZIF-8为牺牲模板制备了BP@HKUST-1。然后,将MIL-100（Fe）壳层包覆于BH核上用于负载GSNO,并防止HKUST-1与GSNO之间的直接接触。通过这样一种多级结构,我们将多重应激响应的协同治疗整合到同一个纳米体系中。纳米复合材料在肿瘤区域的弱酸环境（如溶酶体和过氧体）中释放Fe3+和Cu2+,并被肿瘤细胞内的GSH进一步还原为Fe2+和Cu+。进一步地,Fe2+和Cu+可催化H2O2生成·OH,Cu+可以催化GSNO分解为GSSG和NO。在这个体系中,MOF不仅作为载体和造影剂,还作为NO和·OH生成的催化剂,达到了最大化的利用率。与常规化疗药物相比,NO和·OH较短的半衰期,可减少对正常组织的副作用,而近红外光的照射引起的温度升高也加速了NO和·OH的形成。通过结合被动靶向和主动靶向,实现了协同治疗。由于EPR效应需要纳米颗粒达到大约100nm的粒径,而肾过滤只发生在超小纳米粒子上,为了协调这一矛盾,材料在生物体内的降解至关重要。对于常见的MOF体系而言,二羧酸配体的水溶性较差,而沸石咪唑酯骨架无法稳定地存在于氨基酸溶液和弱酸中。而本工作中制备的MOF纳米颗粒可以完全降解为磷酸盐、自由基、有机配体和金属离子,最终被排出体外。综上所述,本文围绕金属有机框架在生物传感和纳米医学中的应用,对细胞内的谷胱甘肽含量进行了实时检测,利用可降解的MOF,实现了肿瘤部位的多模态成像,在此基础上,对肿瘤进行了多重应激响应下的协同治疗。