综述：多孔有机框架材料在吸附和检测霉菌毒素与海洋生物毒素中的应用进展

本综述系统阐述了多孔有机框架材料（POFs）的设计合成策略及其在霉菌毒素与海洋生物毒素吸附检测中的应用进展。文章重点介绍了金属有机框架（MOFs）与共价有机框架（COFs）凭借高比表面积、可调孔道结构及功能化修饰潜力，在构建电化学（ECL）、比色、荧光、光电化学传感器以及AI辅助智能检测平台中的创新成果，为食品安全全链条智能检测技术发展提供了重要指导。

　　

多孔有机框架材料（POFs）是一类新兴的晶态网状多孔材料，凭借高结晶度、可设计性和优异的孔隙性质，已成为材料科学及交叉领域的研究热点。这类材料主要包括金属有机框架（MOFs）、共价有机框架（COFs）和氢键有机框架（HOFs）等，它们在结构和性质上各具特色，均适用于传统及新兴领域。

分类与合成策略

MOFs是由金属离子/簇与有机配体通过强配位键自组装而成。其核心特征在于通过次级结构单元（SBUs）与有机配体的定向配位，形成具有多维拓扑结构和可调孔道特性的周期性网络。自Yaghi等人首次报道MOF-5以来，基于不同拓扑结构的一系列MOFs材料被开发出来。COFs则依赖于轻元素之间的动态共价键连接，在多相催化、光伏材料等领域有广泛应用。由于其有序孔道与功能基团的协同效应，COFs在分子印迹识别、高选择性分离及生物检测平台构建方面具有独特优势。HOFs通过金属-配体-金属链形成独特的层状结构，展现出客体响应性的“呼吸效应”。

在毒素吸附中的应用

MOFs对目标物的吸附行为是一个复杂过程，主要依赖于物理吸附和化学吸附的协同效应。物理吸附主要依靠范德华力、静电相互作用等；化学吸附则主要依赖于表面金属位点（如Fe³⁺、Zn²⁺、Zr⁴⁺等）与有机配体（如羧基、氨基、卟啉等）与毒素分子之间的特异性相互作用。例如，某些MOFs材料对黄曲霉毒素B1（AFB1）展现出高效的吸附能力，这归因于其孔道结构与毒素分子尺寸的匹配以及表面活性位点的作用。COFs材料由于其稳定的共价键和可功能化的孔道，在海洋生物毒素（如河豚毒素、软骨藻酸等）的选择性吸附富集方面也显示出巨大潜力。

在毒素检测中的应用

传统霉菌毒素和海洋生物毒素检测方法主要包括高效液相色谱法（HPLC）、质谱法和酶联免疫吸附测定法（ELISA）。这些技术可靠性和准确性高，但操作复杂、设备昂贵、依赖专业人员且分析周期长，限制了其在现场快速检测和实时监测中的应用。

POFs材料为解决这些挑战提供了新思路。基于MOFs和COFs构建的多种传感器平台取得了显著进展：

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  电化学传感器：利用MOFs的类酶催化活性（纳米酶活性）放大电化学信号，实现对痕量毒素的高灵敏检测。
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  比色传感器：通过POFs材料与毒素结合后引起的颜色变化进行可视化或仪器化检测。
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  荧光传感器：基于毒素分子与功能化POFs材料作用后引起的荧光猝灭或增强效应进行定量分析。
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  光电化学传感器：结合POFs的光电转化特性与生物识别元件，实现高选择性的光电流信号检测。
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  AI辅助智能检测：人工智能（AI）正被应用于POFs的材料设计、模拟实验和数据处理，有望推动智能传感器检测系统的构建，实现检测模式的变革。

结论与展望

POFs以其可调孔径、高比表面积和易于功能化等特点，在食品安全分析应用中展现出巨大潜力。通过整合材料科学、分析化学和传感器技术等多学科方法，POFs在生物毒素富集检测中的独特优势和广泛应用前景得以凸显。未来研究可重点关注提高材料在复杂基质中的特异性识别能力、增强材料稳定性，并深化AI在POFs合成设计与新型检测系统构建中的应用，以推动食品安全全链条智能检测技术的创新与发展。