近日，昆士兰大学张承博士和陕西科技大学闫凯博士共同在化学著名综述期刊《Chemical Reviews》（影响因子：60.62）上发表题为《Biological Utility of Fluorinated Compounds: from Materials Design to Molecular Imaging, Therapeutics and Environmental Remediation》的综述文章。该研究工作由澳大利亚昆士兰大学、陕西科技科技大学和美国加州大学圣塔芭芭拉分校联合完成。

  由于碳氟键的独特性质，氟化分子在生物工程和纳米技术领域进行广泛的研究。本综述聚焦含氟材料的设计与合成及其在生物成像、疾病治疗和环境修复领域的应用。其中，¹⁹F磁共振成像是临床上广泛使用的医学诊断方法，具有无创伤和多对比度等优点，低自然丰度的氟可提供高灵敏度和背景，作者总结了含有全氟辛溴烷或全氟冠醚等纳米复合乳液、部分氟取代的有机纳米材料、以及含氟无机纳米粒子等在磁共振成像方面的研究进展。超声成像因其低成本、实时成像、无辐射等优点被广泛研究，因而常规氟碳微泡粒子和具有相转变功能的纳米液滴在超声成像领域的应用也被进一步讨论。正电子发射型计算机断层显像是一种功能型核医学成像，可以直观显示生物组织器官的活性和代谢水平，作者重点讨论18F标记探针在各种疾病的诊断效果。基于以上不同成像的特点，还总结了氟化复合物在磁共振/超声成像、磁共振/CT成像、磁共振/荧光成像、超声/光声成像、以及三模式成像的研究进展。

  全氟碳分子链具有较高溶氧量，常被认为是可以传输氧气的医学载体，并且氟化聚合物也表现出优异的自组装、生物相容性、细胞摄入水平高、细胞毒性小等特点。因而，氟化聚合物载体在血液替代品、增强光动力治疗、声动力治疗、辐射治疗、高强度超声治疗、药物治疗及多重联合治疗的应用被详细讨论总结。作者还讨论了氟化聚合物在生物材料涂层和医学植入材料的研究进展。

  尽管氟化复合物载体在生物医学领域展现出强大的潜力，然而环境中过多的含氟有机物对生物体和人体具有伤害性，会通过食物链进行传递，从而影响整个生态系统，最终对人类身体健康造成危害。其中全氟烷基酸类污染物是一类典型的含氟有机污染物，在自然环境中的检出率非常高。由于氟碳分子之间的相互结合作用，作者讨论了不同类型的氟化聚合物网络对环境及人体中多氟烷基物质的移除和纯化效果。最后，作者展望了目前氟化复合物在生物医学/环境修复还存在的科学难题、挑战和未来的研究重点。

  昆士兰大学张承博士和陕西科技大学闫凯博士为论文共同第一作者和通讯作者，昆士兰大学生物工程与纳米技术研究中心Andrew K. Whittaker和美国加州大学圣塔芭芭拉分校 Craig J. Hawker教授为论文的共同通讯作者。该工作得到澳大利亚国家健康与医学研究委员会、国家自然科学基金、中国博士后科学基金以及美国陆军研究局的资助。

  原文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemrev.1c00632

  昆士兰大学高分子材料研究中心博士生招生：如有兴趣加入该课题组进行氟化材料的研究，请联系张承博士：c.zhang3@uq.edu.au。具有有机化学，高分子材料等相关背景的申请人优先。