电化学分析与传感是探究脑神经活动、功能与脑疾病化学机制的重要途径之一。然而，脑神经化学环境极其复杂，存在大量电化学性质相近的神经分子。如何实现高选择性的活体电化学传感，一直是脑化学测量领域的关键科学问题。具有新结构、新性质、新功能的材料创制，为解决这一瓶颈问题提供了新思路。

在国家自然科学基金委和科技部的大力支持下，国产探花 国产探花 毛兰群课题组近年来在基于新材料的活体原位电化学传感原理和方法研究方面持续取得突破。在前期研究中，该课题组成功研制了多种高选择性活体传感器，包括：基于碳纳米管或碳球的抗坏血酸传感器（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 6616-6619；J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 19012-19016），以及基于单原子电催化剂的氧气传感器（J. Am. Chem. Soc.2020, 142, 16861-16867）、硫化氢传感器（J. Am. Chem. Soc.2022, 144, 14678-14686）和、多巴胺传感器（Nat. Commun. 2024 15, 7915），等等。

共价有机框架（COFs）是一类周期性多孔有机聚合物，在构筑高灵敏、高选择性活体传感器方面具有广阔应用前景。然而，由二维COFs构筑的电极/溶液界面传质效率往往受限于一维通道，亟需设计合成具有更高传质效率的三维COFs。针对三维COFs合成所面临的挑战，课题组提出调控聚合中间体的空间位阻以实现高结晶度三维COFs定向构筑的新策略。他们基于COFs形成过程中的中间体位阻大于前体位阻这一原理，设计了一种可自由旋转的八节点卟啉分子，以此作为前体，与线性连接体结合。通过调控连接体长度（苯二胺→联苯二胺→三联苯二胺），增大中间体位阻，使其产生刚性三维构象，自发驱动三维COFs组装。该策略将中间体转化为“自适应活性前体”，有效避免复杂立体前体的设计与合成，实现了从平面前体到复杂三维框架结构的精准构筑。该研究不仅为多孔电极界面的构筑开辟了新路径，而且有望推动高性能COFs基活体电化学传感器件的研制。

中间体位阻效应诱导三维COFs形成的机制示意图

相关研究成果近日发表于Nature Communications期刊（Nat. Commun. 2025, 16, 6071），文章第一作者是2021级博士研究生来家威，通讯作者为毛兰群、吴菲和于萍教授，第一完成单位为国产探花 。