氢键调控的发射型共价有机框架材料：金属离子传感与细胞成像新策略

本研究针对共价有机框架(COFs)材料在发光性能调控和金属离子检测中的挑战，设计出具有氢键开关功能的腙键联COFs(HL-COF/HL-COF-OH)。通过框架内氢键相互作用实现发射波长从473 nm（蓝）到536 nm（黄）的可调谐性，其中HL-COF-OH对Cu2+ 的检测限达208 nmol，并成功应用于活细胞无毒性成像，为生物传感材料设计提供新思路。

　　

在发光材料领域，共价有机框架(COFs)因其高度有序的π共轭结构备受关注，但如何克服π-π堆积导致的聚集诱导淬灭(ACQ)效应，并实现发射性能的精准调控，一直是制约其应用的瓶颈。传统COFs材料在水相环境中的金属离子检测性能也亟待提升。针对这些挑战，研究人员开发了一种基于氢键动态调控的创新策略。

由San-Min Si、Zhitao Wang等组成的研究团队在《Microporous and Mesoporous Materials》发表的研究中，通过溶剂热法合成两种腙键联COFs（HL-COF和HL-COF-OH）。选用1,3,5-三(3'-甲氧基-4'-肼羰基苯基)苯(TMHPB)分别与1,3,5-三(4-甲酰基苯基)苯(TFPB)或1,3,5-三(3-羟基-4-甲酰基苯基)苯(TFPB-OH)共缩合，构建具有p-π共轭的腙键结构。研究采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、粉末X射线衍射(PXRD)等技术表征材料结构，通过荧光光谱评估发射性能，并测试了其对多种金属离子的选择性识别能力。

Results and discussion
研究发现氢键网络使HL-COFs发射波长可在473-536 nm范围内调控。HL-COF-OH因羟基形成的开放氢键体系，对Cu²⁺
表现出特异性响应，检测灵敏度较HL-COF提升3个数量级。细胞实验证实材料能穿透细胞膜实现Cu²⁺
可视化检测，且细胞存活率保持在90%以上。

Conclusion
该研究开创性地利用氢键开关机制解决了COFs材料ACQ效应和发射不可调的难题。HL-COF-OH创纪录的208 nmol检测限使其成为目前最灵敏的COF基Cu²⁺
传感器，其生物相容性更突破了传统材料在活体检测中的应用限制。这项工作为开发智能响应型发光材料提供了范式转移式的解决方案，在环境监测和精准医疗领域具有重大应用前景。