近日，昆士蘭大學張承博士和陜西科技大學閆凱博士共同在化學著名綜述期刊《Chemical Reviews》（影響因子：60.62）上發表題為《Biological Utility of Fluorinated Compounds: from Materials Design to Molecular Imaging, Therapeutics and Environmental Remediation》的綜述文章。該研究工作由澳大利亞昆士蘭大學、陜西科技科技大學和美國加州大學圣塔芭芭拉分校聯合完成。
由于碳氟鍵的獨特性質，氟化分子在生物工程和納米技術領域進行廣泛的研究。本綜述聚焦含氟材料的設計與合成及其在生物成像、疾病治療和環境修復領域的應用。其中，19F磁共振成像是臨床上廣泛使用的醫學診斷方法，具有無創傷和多對比度等優點，低自然豐度的氟可提供高靈敏度和背景，作者總結了含有全氟辛溴烷或全氟冠醚等納米復合乳液、部分氟取代的有機納米材料、以及含氟無機納米粒子等在磁共振成像方面的研究進展。超聲成像因其低成本、實時成像、無輻射等優點被廣泛研究，因而常規氟碳微泡粒子和具有相轉變功能的納米液滴在超聲成像領域的應用也被進一步討論。正電子發射型計算機斷層顯像是一種功能型核醫學成像，可以直觀顯示生物組織器官的活性和代謝水平，作者重點討論18F標記探針在各種疾病的診斷效果。基于以上不同成像的特點，還總結了氟化復合物在磁共振/超聲成像、磁共振/CT成像、磁共振/熒光成像、超聲/光聲成像、以及三模式成像的研究進展。
全氟碳分子鏈具有較高溶氧量，常被認為是可以傳輸氧氣的醫學載體，并且氟化聚合物也表現出優異的自組裝、生物相容性、細胞攝入水平高、細胞毒性小等特點。因而，氟化聚合物載體在血液替代品、增強光動力治療、聲動力治療、輻射治療、高強度超聲治療、藥物治療及多重聯合治療的應用被詳細討論總結。作者還討論了氟化聚合物在生物材料涂層和醫學植入材料的研究進展。
盡管氟化復合物載體在生物醫學領域展現出強大的潛力，然而環境中過多的含氟有機物對生物體和人體具有傷害性，會通過食物鏈進行傳遞，從而影響整個生態系統，最終對人類身體健康造成危害。其中全氟烷基酸類污染物是一類典型的含氟有機污染物，在自然環境中的檢出率非常高。由于氟碳分子之間的相互結合作用，作者討論了不同類型的氟化聚合物網絡對環境及人體中多氟烷基物質的移除和純化效果。最后，作者展望了目前氟化復合物在生物醫學/環境修復還存在的科學難題、挑戰和未來的研究重點。
昆士蘭大學張承博士和陜西科技大學閆凱博士為論文共同第一作者和通訊作者，昆士蘭大學生物工程與納米技術研究中心Andrew K. Whittaker和美國加州大學圣塔芭芭拉分校 Craig J. Hawker教授為論文的共同通訊作者。該工作得到澳大利亞國家健康與醫學研究委員會、國家自然科學基金、中國博士后科學基金以及美國陸軍研究局的資助。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemrev.1c00632
昆士蘭大學高分子材料研究中心博士生招生：如有興趣加入該課題組進行氟化材料的研究，請聯系張承博士：c.zhang3@uq.edu.au。具有有機化學，高分子材料等相關背景的申請人優先。
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