纳米级分子材料作为化学结构明确、均匀性优异的新兴化合物体系，在生物医学领域展现出巨大潜力。其中，锆基金属有机笼（Zr-MOCs）凭借其优异的化学稳定性和可修饰性，在催化、分子识别等领域备受关注。然而，Zr-MOCs较差的水溶性和细胞摄取效率严重限制了其在生物医学应用中的发展，如何精准调控其亲水-亲脂平衡以实现高效细胞递送成为该领域的重要挑战。

近日，中国科学院福建物质结构研究所袁大强研究员团队联合澳门大学张宣军教授团队，在《Angewandte Chemie International Edition》期刊发表了题为“Tuning Hydrophilicity and Lipophilicity of Zirconium Metallacages for Enhanced Cellular Internalization”的研究论文。该研究通过分子工程策略，成功构建了具有可控亲水-亲脂特性的Ru-Zr系列金属有机笼，首次实现了纳米笼材料细胞摄取效率的百倍级提升。研究团队采用联吡啶钌修饰配体策略，制备出携带16个正电荷的水溶性Ru-Zr MOC，不仅克服了传统Zr-MOCs的水溶性瓶颈，更赋予其大斯托克斯位移（180 nm）的亮红色荧光特性，成功实现细胞线粒体定位成像（共定位系数0.7）。为进一步突破细胞摄取效率限制，研究人员在笼状分子顶点引入丁基修饰，构建出Ru-Bu-Zr MOC。实验表明，该双功能化策略通过平衡纳米笼的亲水-亲脂性，显著提升其与细胞膜的相互作用，使细胞摄取量较原始材料提高100倍，且摄入速度提升显著。机制研究揭示，Ru-Bu-Zr MOC可通过肌动蛋白和动力蛋白介导的内吞作用高效进入细胞，同时保持优异的生物相容性。

该研究首次通过分子水平的亲水-亲脂协同调控策略，突破金属有机笼生物递送效率的关键瓶颈，不仅为纳米级分子材料的结构设计提供了“双功能修饰”新思路，更为精准药物递送系统的开发开辟了新路径。这一成果彰显了金属有机笼在生物成像、靶向治疗等领域的广阔应用前景，为功能化纳米材料的临床转化提供了重要理论依据。

修饰Zr-MOC增强细胞摄取

相关成果发表于《Angewandte Chemie International Edition》。福建物构所杜顺福博士和澳门大学吕金宵博士为论文共同第一作者，福建物构所王文经研究员、袁大强研究员与澳门大学张宣军教授为共同通讯作者。研究工作获得国家自然科学基金、福建省自然科学基金等项目的支持。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202419602

（袁大强课题组供稿）