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金属有机框架材料（MOF）因其具有丰富的孔道环境,被认为是良好的载体,相比于传统孔材料如介孔硅、介孔碳等,更易于精确调节孔道环境以实现客体分子更高效的功能性。目前有关生物功能性分子负载的文献报道,大部分载体对多数客体分子具有普适性但难以针对特定客体分子定制化设计相应的结构,欠缺对孔道环境的精确设计及调控,难以充分发挥载体的作用。本文以惰性气体小分子、多组分有机小分子为研究基础,最后以三维的生物大分子（DNA）为例,重点研究了不同孔径的载体以及不同官能团对不同尺寸客体分子的匹配性及相互作用,以此为基础,初步建立对微观客体分子到介观客体分子的定制化设计,其主要内容和创新点包括:一超极化129Xe的载体设计。对于应用于生物体磁共振成像的超极化129Xe,通过筛选不同微孔（孔径<2 nm）的MOF材料,发现沸石咪唑框架材料ZIF-8对超极化129Xe具有良好的相互作用环境,通过调控ZIF-8的粒径,增加其在水体系的分散性能,并通过颗粒粒径的大小调控超极化129Xe与材料的相互作用实现核磁共振信号的提高。二多组分催化剂的载体设计。对于二维的客体分子金属钯催化剂,通过设计合成含有吡嗪结构的有机配体4,4’-（吡嗪-2,5-二苯基）二（2-羟基苯甲酸）（简称PDC）,合成了具有2.4 nm孔径的介孔金属有机框架材料（WHU-74）。通过X射线粉末衍射（PXRD）手段确认了该材料结构与已报道的IRMOF-74-Ⅲ结构相近,且具有一维六方孔道,有利于客体分子的进入和洗脱,通过X射线光电子能谱（XPS）手段确定了金属催化剂在MOF孔道内的分布情况,并利用相邻开放金属位点上的配位胺分子实现了高效的烯丙基化反应,通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）手段且实现了高效的选择性。三IRMOF-74系列配体的合成。配体两端结构均为水杨酸单元,通过每个配体的苯环数目作为特征,配体长度从短到长依次缩写为Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ。分别以4-溴-2-羟基苯甲酸和4-溴-2-甲氧基苯甲酸甲酯为起始原料,利用酯化反应和苄基化反应分别保护羧基和羟基,再通过Suzuki偶联反应依次合成长度逐渐递增的有机配体,最后利用高分辨质谱（HRMS）和核磁（NMR）波谱手段确定了中间体及配体的结构。四Ni-IRMOF-74系列MOF的合成、表征及与DNA相互作用的探究。通过参照Mg-IRMOF-74系列的合成,我们优化了Ni-IRMOF-74系列的合成方法,得到了高结晶度和高比表面积的Ni-IRMOF-74系列。通过观测荧光标记的DNA在加入MOF材料后的荧光强度变化,我们发现Ni-IRMOF-74-Ⅱ,Ni-IRMOF-74-Ⅲ,Ni-IRMOF-74-Ⅳ,Ni-IRMOF-74-Ⅴ都能够高效的吸附DNA,唯独孔径最小的Ni-MOF-74体系难以吸附DNA。在加入DNA互补链的环境中,Ni-IRMOF-74-Ⅱ的荧光体系恢复最好,说明孔道内的DNA被释放最多,孔道与DNA相互作用最适中。通过粉末X射线衍射和荧光淬灭实验,我们初步建立了孔道结构匹配性与生物大分子DNA相互作用的机制,并实现DNA的高效转染