综述：环糊精金属有机框架：传感器应用及其理论研究

这篇综述系统探讨了环糊精金属有机框架（CD-MOFs）的合成、功能化及其在传感器领域的创新应用，重点涵盖电化学传感、有害物质检测和生物传感（biosensors）三大方向，并辅以计算模拟研究（如分子对接和MD模拟）揭示其分子机制。文章强调CD-MOFs的生物相容性、水稳定性和可调控孔隙性，为未来生物医学和环境监测领域提供新思路。

　　

Abstract
环糊精金属有机框架（CD-MOFs）凭借其独特的封装能力和分子识别特性，已成为有机-无机杂化材料中的明星分子。这类材料不仅继承了母体环糊精（CD）的天然安全性（FDA认证），还通过金属配位框架实现了更高的比表面积和孔隙率，在传感、催化及生物医学领域展现出巨大潜力。

Introduction
传统金属有机框架（MOFs）虽在气体存储、催化等方面表现优异，但其生物相容性差的问题限制了生物应用。CD-MOFs的诞生完美解决了这一矛盾：以α-、β-、γ-CD为构建单元，通过K⁺或Rb⁺等金属离子连接，形成兼具水稳定性和环境友好性的三维结构。其内腔可包埋染料、药物甚至农药分子，为药物递送和污染物监测提供了新工具。

Methods of synthesis of CD-MOFs
首例γ-CD-MOF通过气相扩散法合成后，研究者开发了溶剂热法、微波辅助法等多种策略。例如，在碱性条件下将γ-CD与KOH溶液混合，通过缓慢乙醇扩散即可获得立方晶系单晶。值得注意的是，反应温度和时间会显著影响框架拓扑结构——这一特性为定向设计功能化材料提供了可能。

Functionalization/Tailoring of CD-MOFs
后合成修饰（PSM）是拓展CD-MOFs功能的核心手段：

• 共价修饰：通过羟基与酸酐反应引入羧基等活性基团
• 配位修饰：利用金属节点嫁接光敏分子或催化中心
• 客体包埋：将荧光探针（如罗丹明B）嵌入腔体构建智能传感器

Applications

1. 电化学传感器：CD-MOFs修饰电极对H₂O₂的检测限低至0.1 μM，归因于其高导电性和金属活性位点。
2. 有害物质检测：包埋β-CD的MOF可通过荧光猝灭效应特异性识别有机磷农药，响应时间<30秒。
3. 生物传感器：葡萄糖氧化酶负载型CD-MOFs在血糖监测中表现出>90%的酶活性保留率，远超传统载体。

Computational studies
分子动力学模拟揭示了客体分子在CD腔体中的优先结合位点：α-CD-MOF更易捕获苯环分子，而γ-CD-MOF适合大体积固醇类物质。密度泛函理论（DFT）计算则证实，K⁺配位的CD框架电荷分布显著增强了对CO₂的吸附能力。

Conclusion and Future prospects
尽管CD-MOFs在规模化制备和长期稳定性方面仍存挑战，但其"绿色化学"特性与多功能性的结合，使其在即时诊断（POCT）、环境修复等领域前景广阔。未来研究或可探索机器学习辅助设计新型CD-MOFs拓扑结构，以及其在活体成像中的潜在应用。