研究背景

在生命体系中，超强亲和力的分子识别体系（如生物素-亲和素，Ka≈10¹⁴ M⁻¹）确保了复杂的生物过程在极低浓度或高干扰环境下仍能可靠进行。然而，大多数合成主-客体对的亲和力仅处于微摩尔级别，在极端稀释或复杂生理环境中易解离，限制了药物递送、生物传感等实际应用。近年出现了多种 Ka 达 10⁹–10¹³ M⁻¹ 的杯芳烃、柱芳烃、葫芦脲等人工大环主体，但“超强亲和力”带来新问题：一旦结合，客体通常难以在可接受时间内释放，导致系统失去动态可调性。

为解决“高稳定性 vs. 可释放性”的矛盾，南开大学郭东升教授与蔡康研究员团队提出“可控超强亲和力分子识别”（CUAMR）体系——既具备 ≥10⁹ M⁻¹ 的超强亲和力，又能通过光、pH、氧化还原等外部刺激将亲和力降低 ≥100 倍，实现客体按需释放。该文章首次明确定义 CUAMR 的双重要求，即超强亲和力（≥10⁹ M⁻¹）以及刺激响应后亲和力骤降 ≥2个数量级。通过将光、氧化还原等刺激基团引入客体，利用其构型/电荷变化调节亲和力；或把刺激基团直接植入大环主体，刺激触发主体构象或共价骨架变化，实现客体“原型”释放。CUAMR被视为“非共价点击化学”——结合快、模块化、条件温和，又可刺激响应“断键”。但是，CUAMR仍存在多个问题需要解决，包括低成本规模化合成、拓展刺激类型（酶、温度、机械力等）和兼容更多功能客体。

图1：响应型主-客体体系示意。(a) 客体响应策略：刺激改变客体结构→亲和力降低→释放客体。(b) 主体响应策略：刺激改变主体结构→亲和力降低→释放客体。

论文以“Controllable ultrahigh-affinity molecular recognition”为题发表在《Supramolecular Materials》上，通讯作者是南开大学郭东升教授与蔡康研究员。

参考文献

Controllable ultrahigh-affinity molecular recognition

Fang-Yuan Chen, Han-Fang Zhang, Kang Cai, Dong-Sheng Guo

Supramolecular Materials 2025, 4, 1000101

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667240525000108

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