英文原题：Metallacages and Covalent Cages for Biological Imaging and Therapeutics
作者：Wei-Tao Dou (豆伟涛), Chang-Yin Yang (杨昌银), Lian-Rui Hu (胡联瑞), Bo Song (宋博), Tongxia Jin (金彤霞), Pei-Pei Jia (贾佩佩), Xuelei Ji (季学磊), Feng Zheng(郑丰), Hai-Bo Yang(杨海波), Lin Xu(徐林)
基于其精确的三维结构和可控的空腔，金属配位笼和共价笼已被广泛应用于催化、分离、传感和生物医学等各个领域。金属配位笼和共价笼可通过多种不同的方式进行修饰和调控从而实现生物功能应用，如将显像剂或药物封装进笼状化合物三维空腔中，实现靶向成像和药物递送；将靶向基元和刺激响应基元整合到笼状化合物中，实现疾病的精准诊断和治疗。基于此，本综述系统总结了金属配位笼和共价笼在生物成像和治疗方面的最新研究进展，并对它们在生物应用中存在的问题和未来的发展方向进行了探讨。
近日，华东师范大学化学与分子工程学院徐林教授课题组和医学与健康研究院郑丰教授课题组基于其前期工作基础，总结了金属配位笼和共价笼在生物成像和治疗方面的最新研究进展（图1）。笼状化合物按照制备方式的不同，通常可分为通过非共价作用构建的非共价笼以及基于共价键合成的共价笼。自1988年Saalfrank等人和1982年Cram等人分别报道第一个金属配位笼和第一个共价笼以来，众多结构精美和性能优异的笼状化合物被相继报道。
图1. 金属配位笼和共价笼用于生物成像和治疗（正封面）
金属配位笼和共价笼除了具有明确的形状和大小外，在生物成像和治疗领域还具有许多独特的优势：1）金属配位笼和共价笼的笼状结构使其成为药物和造影剂负载的理想选择，此外刺激响应单元可以简便集成到金属配位笼和共价笼结构骨架中，能对环境变化产生快速灵敏的响应，实现内源性或外源性刺激下的激活成像和药物释放；2）金属配位笼和共价笼结构的通用性和可替换模块特性，使其可方便地将精准诊断和靶向治疗试剂相结合，进行精确调控基元间的复配比例，实现病灶位点的精准靶向和治疗。目前，单一的影像学监测和治疗无法满足临床疾病诊疗的要求，将多种成像模式包括荧光、磁共振成像（MRI）、正电子发射断层扫描（PET）进行深度融合，实现疾病的多模态诊疗已经成为当下的研究热点。因此，本文系统综述了金属配位笼和共价笼在疾病成像和治疗中的最新研究进展，旨在激发更多研究者对笼状化合物在生物应用中的兴趣，尤其是在多模态诊疗方面的研究，推动笼基材料在生物学领域的快速发展。
图2. 用于生物成像和治疗领域的金属配位笼和共价笼的代表性结构卡通图
虽然金属配位笼和共价笼在生物应用中受到了广泛关注，但目前仍处于起步阶段，有许多问题尚待解决，包括笼状化合物的稳定性、水溶性和生物相容度，重原子效应导致的金属配位笼荧光淬灭等。我们相信在解决上述问题之后，相比于其他生物材料，具有独特三维结构的笼状化合物会在更多的生物学领域得到应用，比如靶向成像、药物递送/缓释、多模态诊疗等。
相关论文发表在期刊ACS Materials Letters上，并被选为当期主封面，华东师范大学豆伟涛副研究员为文章第一作者，华东师范大学医学与健康研究院郑丰教授和化学与分子工程学院徐林教授为通讯作者。
通讯作者信息：
郑丰 华东师范大学
郑丰，华东师范大学医学与健康研究院和附属芜湖医院教授、博士生导师。1990年毕业于第二军医大学。曾在美国国立卫生研究院和迈阿密大学医学院等美国医学院所工作多年。曾任美国西奈山医学院副教授并拥有独立实验室。目前主要从事肾脏病临床和基础研究。研究重点是甲状旁腺机能亢进及肾脏和腹膜纤维化的细胞和分子机制。特别强调应用学科交叉如化学和物理技术探索肾脏疾病研究和治疗的新途径和新方法。研究工作先后得到了NIH、国家自然科学基金和科技部重点研发项目的资助。在国内外杂志上发表论文120多篇，获得国内外发明专利多项。
徐林 华东师范大学
徐林，华东师范大学化学与分子工程学院教授，博士生导师，研究方向为超分子荧光化学和超分子流动化学，已在SCI收录的学术期刊上发表论文96篇。其中，入职华东师大以来，以第一/通讯作者身份在J. Am. Chem. Soc. (6篇)、Angew. Chem. Int. Ed. (3篇)、Nat. Commun. (2篇)、CCS Chem.等国际知名期刊上发表论文64篇。所发表的论文被引次数超过4000次，有10篇以第一/通讯作者身份发表的论文曾入选“ESI高被引论文”(ESI Highly Cited Paper, 1%)。先后获得或入选国家自然科学基金委优秀青年科学基金、上海市优秀学术带头人、上海市曙光学者计划、上海市浦江人才计划等荣誉称号。
文章出版信息：
ACS Materials Lett. 2023, 5, 4, 1061–1082
Publication Date: March 8, 2023
https://doi.org/10.1021/acsmaterialslett.2c01147
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