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羧基化柱[6]芳烃超分子囊泡：构筑、响应特性与释放机制的深度剖析

一、绪论

1.1超分子化学与超两亲分子

超分子化学是一门处于当代化学前沿的新兴交叉学科，其诞生和发展对当代科学的进步有着深远影响。1987年，诺贝尔化学奖授予了C.J.Pedersen、D.J.Cram和J.-M.Lehn三位科学家，以表彰他们在超分子化学领域的开创性工作，这标志着超分子化学作为一个独立的学科领域正式确立。超分子化学主要研究两种或更多化学物种通过分子间弱相互作用（如氢键、范德华力、π-π堆积作用、静电作用、疏水作用等）相互结合，形成具有特定结构和功能的超分子体系。这些非共价键相互作用虽然较弱，但它们协同作用赋予了超分子体系独特的性质和功能，如分子识别、自组装、自修复等。

超两亲分子是超分子化学领域中一类特殊的两亲性分子，与传统两亲分子通过共价键连接亲水和疏水部分不同，超两亲分子利用非共价键以及可逆共价键构筑两亲结构。这种独特的构筑方式使得超两亲分子在变化的环境中能够实现自感知、自适应和自调整等功能，为解决复杂宏观体系的动态演化调控难题提供了新的途径。例如，通过调控超两亲分子在界面吸附与体相溶解的竞争性平衡，可以避免界面快速吸附饱和，维持表面张力梯度，从而实现长效Marangoni自驱动运动，突破了传统自驱动运动的时长限制。同时，利用其长效的自发扩散运动，还能够实现精准的宏观超分子组装。超两亲分子的出现，在超分子化学与胶体界面化学之间建立了新的桥梁，为制备新型功能超分子材料和器件提供了新的方法，展现出广阔的应用前景。

在材料科学领域，超两亲分子自组装形成的有序结构可用于制备具有特殊性能的材料，如超分子聚合物、纳米纤维等，这些材料在电子器件、传感器、光学材料等方面具有潜在应用价值。在生物医学领域，超两亲分子可构建药物递送系统，实现药物的靶向运输和控制释放，提高药物疗效并降低副作用，为疾病的治疗提供了更有效的手段。

1.2基于主客体相互作用的超分子体系

1.2.1引言

主客体相互作用是超分子化学的核心概念之一，在超分子体系的构建中占据关键地位。主体分子通常具有特定的空腔或结合位点，能够选择性地与客体分子通过多种非共价键相互作用形成主客体络合物。这种特异性的识别和结合过程类似于锁和钥匙的关系，赋予了超分子体系高度的选择性和功能性。主客体相互作用驱动的超分子体系广泛应用于分子识别、催化、药物输送、传感器等众多领域，极大地推动了相关领域的发展。通过合理设计主体和客体分子的结构，可以精确调控主客体络合物的形成和解离过程，实现对超分子体系性能和功能的有效控制。因此，深入研究基于主客体相互作用的超分子体系具有重要的理论意义和实际应用价值。

1.2.2基于大环主体与客体药物相互作用的超分子载药体系

大环主体化合物由于其独特的环状结构和内部空腔，能够与多种客体药物分子通过主客体相互作用形成稳定的络合物，从而在超分子载药体系中发挥重要作用。

环糊精（CDs）是由多个α-D-吡喃葡萄糖通过α-1,4-糖苷键相连构成的环状大分子，具有亲水的外表面和疏水的内部空腔。这种结构特点使得CDs能够通过疏水作用、氢键等非共价相互作用包合各种低水溶性的药物分子，提高药物的溶解度和稳定性。例如，阿霉素是一种广泛用于癌症治疗的药物，但由于其水溶性差、副作用大等问题限制了其临床应用。研究发现，通过将阿霉素与环糊精形成主客体络合物，能够显著提高阿霉素的水溶性，降低其对正常细胞的毒性，同时增强其靶向性，提高治疗效果。

杯芳烃（C[n]As）是由亚甲基桥连苯酚单元所构成的大环化合物，具有杯状结构和疏水的空腔，且构象较为柔性。凭借这些特性，C[n]As可以通过疏水作用和主客体相互作用将不同的药物分子封装在腔内。对C[n]As进行磺酸盐、羧酸盐等后修饰，能够提高其水溶性和生物相容性，进一步促进与药物客体的络合。有研究报道，某些杯芳烃衍生物能够与抗癌药物喜树碱形成稳定的主客体络合物，改善喜树碱的溶解性和稳定性，增强其抗癌活性。

柱芳烃（P[n]As）是一类由对苯二酚或对苯二酚醚通过亚甲基桥在苯环的对位连接而成的新型大环主体。P[n]As具有疏水和富电子的空腔、刚性柱状结构以及丰富的主客体识别特性，能够络合许多无机和有机药物客体分子。利用基于P[n]As的主客体络合物的可逆性和刺激响应特性，可实现精确的药物传递和可控的药物释放。例如，羧基化柱[6]芳烃可以与奥沙利铂形成主客体络合物，不仅显著降低了奥沙利铂对正常细胞的毒性，还能通过外部刺激实现药物的可控释放，提高药物的治疗效果。

这些基于大环主体与客体药物相互作用的超分子载药体系，为解决传统药物制剂存在的溶解度低、稳定性差、靶向性不足等问题提供了有效的解决方