《Coordination Chemistry Reviews》：Structured intelligence: metal-organic framework architectures driving next-generation wearable bio-electronics
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可穿戴生物电子（wearable bioelectronics）正在通过连续、个性化及微创方式监测人体生理与生化信号，实现对健康状况、疾病进展和身体活动的实时评估。对汗液、泪液、唾液、伤口渗出液、组织间液及呼气等可获取生物样本中临床相关生物标志物的分析，可在中
可穿戴生物电子（wearable bioelectronics）正在通过连续、个性化及微创方式监测人体生理与生化信号，实现对健康状况、疾病进展和身体活动的实时评估。对汗液、泪液、唾液、伤口渗出液、组织间液及呼气等可获取生物样本中临床相关生物标志物的分析，可在中心实验室之外完成。柔性可穿戴生物传感器需在弯曲、拉伸、压力、温度波动和湿度变化下，于复杂生物基质中检测低浓度标志物，因此要求传感材料同时具备高灵敏度、高选择性、机械柔性、长期稳定性、生物相容性，并与微型电子、微流控和无线系统兼容。金属有机框架（MOFs, metal-organic frameworks）是由金属节点与多齿有机配体配位形成的晶态多孔杂化材料，其高比表面积、可调孔径与化学环境、多样金属节点和可修饰有机配体，可增强分析物吸附、分子识别、催化活性、离子扩散、氧化还原过程和信号放大。原始MOF常存在导电性差、机械柔性不足及湿生物环境稳定性有限等问题，因此常与导电纳米材料、聚合物、水凝胶、纺织品、碳材料、纳米颗粒或酶集成。研究人员指出，MOF性能由金属节点、有机配体、配位键稳定性、孔微环境及氧化还原或催化活性位点决定；而薄膜、二维纳米片、纳米阵列、电纺纳米纤维、水凝胶网络、聚合物复合体和纺织涂层等结构架构，进一步调控活性位点暴露、分析物可及性、离子与电子传输、界面相互作用和机械顺应性。本综述以结构架构为主线，将框架化学与配位环境联系到分析物传输、分子识别、电荷转移、信号生成、器件集成和整体可穿戴性能，并讨论汗液、泪液、唾液、组织间液、伤口渗出液和呼气中的代表性应用，以及集传感、能量采集与无线通信的多功能系统，最后审视导电性、长期稳定性、抗干扰与抗生物污染、可规模化制造、生物相容性以及与柔性电子、无线通信和自供电器件集成等挑战，指出只有通过可规模化制备、无线集成和标准化测试，才能推动MOF基可穿戴生物电子从概念验证走向个性化医疗。
研究背景方面，可穿戴生物电子（wearable bioelectronics）可通过汗液、泪液、唾液、伤口渗出液、组织间液及呼气等生物样本实现生理与生化信号的连续监测，但设备在弯曲、拉伸、压力、温湿度变化及复杂生物基质下，需同时具备高灵敏度、高选择性、机械柔性、长期稳定性、生物相容性和与微型电子及无线系统的兼容性。原始金属有机框架（MOFs, metal-organic frameworks，由金属节点与多齿有机配体配位形成的晶态多孔杂化材料）虽然具有高比表面积、可调孔隙和化学可修饰性，但普遍存在导电性差、机械柔性不足、湿生物环境稳定性有限等缺陷，因此不能直接满足下一代可穿戴生物电子需求。研究人员开展本综述，是为了把MOF的配位化学、结构架构、传质过程与可穿戴传感性能系统联系起来，说明为何需要通过薄膜、二维纳米片、纳米阵列、电纺纳米纤维、水凝胶、衍生碳和纺织集成等架构，将MOF本征性质转化为可靠生物电子界面。论文结论认为，MOF基可穿戴生物电子的未来不在于单一材料优化，而在于框架化学、结构架构、信号转导机制和器件集成之间的协同；只有解决导电性、稳定性、生物污染、可制造性和标准化测试问题，才能实现从概念验证到临床转化的跨越。该文发表在《Coordination Chemistry Reviews》，说明其定位为配位化学与可穿戴器件交叉领域的高水平综述。
关键技术方法上，研究人员采用综述研究方法，以结构架构为组织主线，系统比较薄膜与二维MOF纳米片、电纺纳米纤维、MOF-水凝胶网络、MOF衍生导电材料和无黏结剂纳米阵列等平台；通过归纳层状逐层组装（LbL, layer-by-layer）、滴涂、光刻图案化电极、溶液电纺、湿度诱导相分离电纺、前驱体混合凝胶化、物理/化学交联、热解碳化和原位生长等技术，建立架构—机制—器件关系；并以已发表汗液、泪液、唾液、组织间液、伤口渗出液和呼气传感案例为证据来源，不依赖新的样本队列，而是整合文献中的材料体系、机械验证、传感性能和器件集成结果。
研究结果部分，第二节结构工程（Structural engineering of MOFs for wearable bioelectronics）指出，可穿戴平台要求MOF从块体或刚性粉末转为可弯曲、可贴合、可电子耦合的架构；不同架构分别解决灵敏度、机械耐久性和界面黏附问题，但也带来重新堆叠、脱水、导电稀释、批次差异和转导模式不匹配等权衡。2.1薄膜与二维MOF纳米片（Thin-film MOFs and 2D MOF nanosheets）通过缩短扩散路径和提高活性位点暴露，改善电化学传感灵敏度和响应时间；研究人员借层状逐层组装、滴涂和光刻图案化电极说明，薄膜厚度、均匀性、基底黏附和与导电支撑体耦合比单纯提高BET比表面积更重要，其中干态真空BET面积不能等同于水合生物流体中电化学可触及面积。2.2电纺纳米纤维（Electrospun nanofibers）凭借互联孔隙、透气性和曲面的贴合性，促进气体、汗液和生物分子传质；溶液电纺适合快速原型和大面积透气传感，湿度诱导相分离（HIPS, humidity-induced phase separation）电纺则形成三维海绵结构，提升压缩回弹和低压力灵敏度，但MOF负载过高会聚集，且绝缘聚合物基质常需导电填料或碳化后处理。2.3 MOF-水凝胶网络（MOF-hydrogel networks）通过富水三维聚合物网络实现与组织持续、保水、贴合的接触，利于离子传输和生物流体接触；前驱体混合凝胶化与物理交联策略可提高拉伸性、自恢复性和可回收性，但其性能高度依赖保湿状态，长期脱水、疲劳和生物污染仍是限制，因此不能把“长期监测”无条件归于该类架构。2.4 MOF衍生导电材料（MOF-derived conductive materials）通过惰性气氛热解或热处理，将低导电MOF转为多孔碳、金属/金属氧化物-碳复合材料或异原子掺杂碳，保留母体重构形貌并获得更高导电性与循环稳定性，但失去原始MOF的晶态配位识别和主客体功能，更适合以电子转移与长期稳定为核心的应用。2.5无黏结剂纳米阵列（Binder-free nanoarrays）直接在碳布、泡沫镍或碳纳米管纤维上生长MOF或衍生材料，消除绝缘黏结剂带来的界面电阻并暴露活性金属位点，有利于电子收集和长期循环；但无机阵列刚性强，抗拉伸和扭曲能力弱，更适合高电化学性能而非高拉伸可穿戴平台。
讨论与结论部分，研究人员强调架构选择必须由转导模式驱动：电化学和光电化学转导依赖电荷传输与界面接触，适合薄膜、纳米片、无黏结剂纳米阵列和MOF衍生碳；摩擦电或压电转导需要持续机械变形，偏向水凝胶、电纺纤维和纺织集成MOF；光学与表面增强拉曼（SERS, surface-enhanced Raman scattering）读数依赖晶体有序及可触及发光或等离子体位点，更适合薄膜与纳米片。论文结论指出，MOF基可穿戴生物电子的核心贡献不是把MOF当作普通填料，而是通过配位化学可编程性与结构架构工程，把孔隙、活性位点、传质通道和电子通路组织成可贴合皮肤的传感界面；未来应围绕可规模化制造、无线系统集成、抗生物污染、长期稳定性和标准化测试推进，才能使该方向从实验室概念验证转向真实世界个性化医疗。
