Preparation and characterization of metal-organic frameworks for biological applications

Ziel der Arbeit war die Synthese und Charakterisierung von MOF Materialien für biologische Anwendungen. Es wurden zwei Synthesestrategien zur Herstellung nano-skaliger MOFs entwickelt: eine optimierte solvothermale und eine mikrowellenunterstützte Methode. Sowohl auf Zinkterephthalat basierende IRMOF-1 bzw. -3, als auch auf Eisenterephthalat basierende MIL-88B bzw. \(NH_{2}-MIL-88B\) Gerüststrukturen konnten im Nanometer- bis Mikrometerbereich hergestellt werden. Potentielle biologische Anwendungen dieser Materialien wie z.B. Einschluss von Gastmolekülen, Möglichkeit zur Funktionalisierung mit Fluoreszenzmarkern sowie lösungsmittelinduzierte gate-opening/closing Eigenschaften wurden untersucht. Weiterhin wurde deren Eignung zur Aufnahme, Speicherung und Transport von biologisch relavantem Kohlenmonoxid (CO) evaluiert. Diese Studien zeigen das Potential von MOF-Materialien als vielversprechende Kandidaten für die untersuchten biologischen Anwendungen.This work targeted the synthesis and characterization of MOF materials for biological applications. Two different synthesis methods including fine-tuned solvothermal method and microwave-assisted method for the synthesis of small-sized MOFs were developed. High quality zinc-terephthalate based IRMOF-1 and -3 and iron-terephthalate based MIL-88B and \(NH_{2}-MIL-88B\) frameworks with biologically suitable small size in the range of micrometer to nanometer were successfully prepared. Several issues concerning the potential biological applications of these materials, including guest molecule encapsulation capacity, fluorescent modification possibility, solvent-induced gate-opening/closing property, and bioactive gas carbon monoxide (CO) capturing-storage-delivery property were studied. These studies reveal the potential of MOF materials as promising candidates for the biological applications