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Versatile Multi-Wavelength Light-Responsive Metal-Organic Frameworks Micromotor through Porphyrin Metalation for Water Sterilization
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2023-09-04 , DOI: 10.1002/smll.202305189 Yu Zhao 1 , Mengge Yuan 1 , Haowei Yang 1 , Jie Li 2 , Yulong Ying 1 , Jinhua Li 3 , Weihao Wang 2 , Sheng Wang 1
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2023-09-04 , DOI: 10.1002/smll.202305189 Yu Zhao 1 , Mengge Yuan 1 , Haowei Yang 1 , Jie Li 2 , Yulong Ying 1 , Jinhua Li 3 , Weihao Wang 2 , Sheng Wang 1
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Traditional metal-organic frameworks (MOFs) based micro/nanomotors (MOFtors) can achieve three-dimensional (3D) motion mainly depending on noble metal (e.g., Pt), toxic fuels (e.g., hydrogen peroxide), and surfactants, or under external magnetic fields. In this study, light-driven MOFtors are constructed based on PCN-224(H) and regulated their photothermal and photochemical properties responding to the light of different wavelengths through porphyrin metalation. The resulting PCN-224(Fe) MOFtors presented a strong 3D motion at a maximum speed of 1234.9 ± 367.5 µm s−1 under visible light due to the various gradient fields by the photothermal and photochemical effects. Such MOFtors exhibit excellent water sterilization performance. Under optimal conditions, the PCN-224(Cu) MOFtors presented the best antibacterial performance of 99.4%, which improved by 23.4% compared to its static counterpart and 43.7% compared to static PCN-224(H). The underlying mechanism demonstrates that metal doping could increase the production of reactive oxygen species (ROS) and result in a more positive surface charge under light, which are short-distance effective sterilizing ingredients. Furthermore, the motion of MOFtors appears very important to extend the short-distance effective sterilization and thus synergistically improve the antibacterial performance. This work provides a new idea for preparing and developing light-driven MOFtors with multi-responsive properties.
中文翻译：
通过卟啉金属化用于水消毒的多功能多波长光响应金属有机框架微电机
传统的基于金属有机框架（MOF）的微纳米电机（MOFtor）主要依靠贵金属（例如Pt）、有毒燃料（例如过氧化氢）和表面活性剂或在外部作用下实现三维（3D）运动。磁场。在本研究中，基于PCN-224(H)构建了光驱动MOFtors，并通过卟啉金属化来调节其响应不同波长的光的光热和光化学性质。由于光热和光化学效应产生的各种梯度场，所得的PCN-224(Fe) MOFtor在可见光下呈现出强烈的3D运动，最大速度为1234.9 ± 367.5 µm s -1 。此类 MOFtor 表现出优异的水灭菌性能。在最佳条件下，PCN-224(Cu) MOFtors 的抗菌性能达到 99.4%，比静态 PCN-224(H) 提高了 23.4%，比静态 PCN-224(H) 提高了 43.7%。其潜在机制表明，金属掺杂可以增加活性氧（ROS）的产生，并在光下产生更多的正表面电荷，这是短距离有效的消毒成分。此外，MOFtors的运动对于延长短距离有效灭菌并从而协同提高抗菌性能显得非常重要。这项工作为制备和开发具有多响应特性的光驱动MOFtors提供了新思路。
更新日期：2023-09-04
中文翻译：
通过卟啉金属化用于水消毒的多功能多波长光响应金属有机框架微电机
传统的基于金属有机框架（MOF）的微纳米电机（MOFtor）主要依靠贵金属（例如Pt）、有毒燃料（例如过氧化氢）和表面活性剂或在外部作用下实现三维（3D）运动。磁场。在本研究中，基于PCN-224(H)构建了光驱动MOFtors，并通过卟啉金属化来调节其响应不同波长的光的光热和光化学性质。由于光热和光化学效应产生的各种梯度场，所得的PCN-224(Fe) MOFtor在可见光下呈现出强烈的3D运动，最大速度为1234.9 ± 367.5 µm s -1 。此类 MOFtor 表现出优异的水灭菌性能。在最佳条件下，PCN-224(Cu) MOFtors 的抗菌性能达到 99.4%，比静态 PCN-224(H) 提高了 23.4%，比静态 PCN-224(H) 提高了 43.7%。其潜在机制表明，金属掺杂可以增加活性氧（ROS）的产生，并在光下产生更多的正表面电荷，这是短距离有效的消毒成分。此外，MOFtors的运动对于延长短距离有效灭菌并从而协同提高抗菌性能显得非常重要。这项工作为制备和开发具有多响应特性的光驱动MOFtors提供了新思路。
京公网安备 11010802027423号