金属有机框架(MOF)是由金属离子或金属氧簇通过强的配位键连接有机配体自主装成的多孔框架化合物，具有灵活的可设计性、丰富的多样性、多孔性等优点，被广泛应用于气体分离与存储、催化、生物传感等领域，是当前的科研热点之一。
通常，制备MOFs的方法主要有：溶剂热法、水热法、水相合成法、微波辅助合成法、化学合成法和机械合成法等。其中，机械化学法是一种新兴的合成金属有机框架的方法，它是通过机械能的作用将金属离子和有机配体混合，使其在固态条件下形成MOFs。这种方法可以在常温下、无需溶剂、无需高温加热的情况下制备MOFs，因而在实验室制备中备受亲睐。在本文中，我们将以MOF基生物催化剂制备为例，来说明机械化学法在其中的应用。
MOFs生物催化剂制备案例
MOFs在生物化学领域的应用不胜枚举，比如，生物金属有机框架在药物递送系统中有重要作用，金属有机框架的纳米酶及其在生物分析中也有应用。本文则引用曾在nature communications上发表过的题为“利用机械化学法快速将生物催化剂封装于坚固的金属有机框架材料”的学术论文（原英文题目Rapid mechanochemical encapsulation of biocatalysts into robust metal-organic frameworks）作为MOFs生物催化剂制备案例。
论文中研究团队成功利用两步法的机械化学法在数分钟内合成出UiO-66-NH2、Zn-MOF-74及ZIF-8封装β-glucosidase (BGL)、β-galactosidase (β-gal)以及catalase (CAT)三种酶的生物复合材料，使其维持活性并利用材料的孔洞特性抵抗蛋白酶这类大型分子的降解作用。
（图1: 合成示意图）
虽然MOFs合成多采用溶剂热法，但该方法需要大量有机溶剂、高温以及较长的合成时间，这些条件会让酶的活性大大降低。水相合成法虽能解决溶剂热法造成的失活但只适用于ZIF-Type材料如ZIF-8及ZIF-90，对于UiO-66-NH2这类有机配位体不溶于水的材料则无法合成。对比而言，机械化学法因其只需极少量溶剂、合成时间短、能有效维持酶的活性，是合成UiO-66-NH2材料的可行方法之一。
MM400应用于LAG法合成UiO-66-NH2
这篇论文中，研究团队在合成UiO-66-NH2时应用了湿法研磨（LAG）并优化了合成条件，即用Retsch MM400混合球磨机配备25ml氧化锆罐与3.5g氧化锆研磨球，并将频率设置为8Hz。锆羧羟基甲基丙烯酸酯（25mg, 0.0147mml）和2-氨基对苯二甲酸（16mg, 0.0882mmol）作为催化助剂被分批放入研磨罐中。首先，将所需催化助剂的一半放入罐中，然后加入41μL乙醇作为辅助液，在8Hz下研磨2.5分钟形成晶种后，将其余的催化助剂引入罐中，并在相同频率下再研磨2.5分钟以完成合成。将合成的样品离心，用去离子水洗涤三次，并在室温下真空干燥，从而得到所需MOF。整个合成反应的过程只有短短五分钟。
论文中所使用的Retsch MM400是Retsch旗下品牌的景点混合球磨机，高速且高效，可以在短时间内将金属离子和有机配体混合反应，从而形成MOF。由于MM400的高效运行，样品可在极短时间内处理完毕而不至于产生明显升温。因此材料可以在室温下进行研磨、混合，而无需低温处理。
Retsch MM400 —— 实验室中的多面手
Retsch MM400球磨机的高速旋转和球磨介质的碰撞和摩擦能够快速混合金属离子和有机配体，从而形成各种类型的MOFs，包括多孔MOFs、表面修饰MOFs以及本文的生物催化剂MOFs等。
作为科研好帮手和实验室中的多面手，Retsch MM400的应用还有很多，例如：粉末混合(Retsch MM400可以将不同性质的粉末混合，形成新的混合物，从而制备出新型材料或改进已有材料的性能）和生物样品制备（将细胞、组织等生物样品放入Retsch MM400球磨罐中，加入适量的球磨介质，在球磨机中进行机械混合，从而破碎细胞、组织，提取细胞内的蛋白质、核酸等。）
如您想要了解更多关于Retsch MM400在实验室中的应用，欢迎咨询我们。
关于莱驰品牌
德国RETSCH（莱驰）品牌创立于1915年，是Scientific Division （科学仪器事业部门）的核心品牌之一，是全球最大的实验室固体样品前处理暨研磨粉碎筛分设备的生产厂家，主要产品为超离心研磨仪ZM200、颚式破碎仪BB系列、盘式研磨仪DM200/RS200、行星球磨仪PM系列、刀式捣磨仪GM200/GM300，冷冻研磨仪MM400/Cryomill，筛分仪AS系列，快速干燥仪TG200、自动分样仪PT100/PT200，压片机PP25/PP40等，在商检、质检、高校、农业、生物、制药、化工、研究所等领域有广泛的客户基础。
