综述：氢键有机框架用于构建多功能绿色传感器

（编辑推荐）本综述系统阐述了氢键有机框架（HOFs）作为新兴多孔晶体材料在绿色传感器设计中的独特优势，包括温和合成条件、无金属生物相容性、可回收性等特点，重点探讨了HOFs的稳定化策略、信号响应机制（如荧光、光电、电阻）及其在气体、生物分子、环境污染物检测等领域的应用，为开发高性能传感器提供了新思路。

　　

氢键有机框架：绿色传感器的多功能平台

引言

多孔有机框架（POFs）包括金属有机框架（MOFs）、共价有机框架（COFs）和氢键有机框架（HOFs），是新一代多孔材料的代表。与传统无机材料相比，HOFs通过氢键主导的弱相互作用（如静电、π-π堆积、范德华力）组装，具有合成条件温和、结构可调等优势。自2011年Chen课题组首次提出HOF概念以来，其在气体分离、导电材料、疾病诊疗等领域的潜力备受关注。

稳定HOF的设计与合成

HOFs的结构稳定性是其应用的核心挑战。通过增强分子间作用力（如引入π共轭体系或静电相互作用）、选择非极性溶剂、采用刚性构建单元等策略可显著提升稳定性。例如，羧酸二聚体是HOFs最常见的配体，而三聚氰胺（ME）与间苯二甲酸（IPA）组装的Tb@ME-IPA通过π-π相互作用稳定框架。此外，两组分系统（如磺酸-胍簇）通过多重氢键和静电作用形成坚固结构。

信号响应策略

HOF传感器的信号响应机制可分为两类：

1. 信号响应组分设计：

   • 本征传感单元：如具有聚集诱导发光（AIE）效应的四苯乙烯（TPE）衍生物HOF-TPE-CN，其量子产率提升7倍，可高效检测硝基酚。
   • 功能元件整合：如将银纳米颗粒（AgNPs）封装于HOF-101中，通过Ag···Cl相互作用特异性检测芥子气类似物。

2. 分析物识别策略：

   • 特异性结合位点：如氨基修饰的PFC-1-NH₂通过Cu²⁺配位实现荧光猝灭。
   • 动态结构转换：如2D编织HOF 2D-90的氢键角度随甲醇蒸气变化，触发荧光信号改变。

信号输出模式

• 荧光传感：主导的检测机制包括光诱导电子转移（PET）、荧光共振能量转移（FRET）等。例如，Eu@HOF-GS-10通过配体-金属能量转移检测喹诺酮类药物，检测限低至6.95 ppb。
• 光电与电化学发光（ECL）：如卟啉基HOF FDU-HOF-2通过CO₂化学吸附降低光电流，实现2.3 ppm的超敏检测。
• 电阻传感：如TCPP基HOF OSMS-1通过NO₂吸附调控载流子浓度，响应时间仅17.6秒。

酶@HOF传感器

HOFs的温和合成条件与生物相容性使其成为酶封装的理想载体。例如，辣根过氧化物酶（HRP）@HOF-100通过夹心免疫分析法检测癌症标志物；碱性磷酸酶（ALP）与HOF-101级联系统可定量ALP活性，其检测限较传统方法显著降低。

挑战与展望

尽管HOF传感器在灵敏度、选择性方面表现优异，其实际应用仍面临稳定性不足、规模化制备困难等挑战。未来研究可聚焦于多功能集成设计、人工智能辅助筛选新型配体，以及开发便携式检测设备，推动HOF传感器在环境监测、精准医疗等领域的产业化应用。

（注：全文内容均基于原文缩编，专业术语与数据均保留原始文献表述。）