分子识别是一切生命活动的基础，研究水相分子识别过程对于理解、模拟和干预生命过程至关重要。具有超强结合力的主客体体系不仅可以扩展其适用浓度范围，还能提高其在复杂生理环境中的抗干扰能力。但是，受限于焓熵补偿效应，构建具有超强结合力的人工大环主体始终都是超分子领域的重大挑战。此外，对超强结合力的大环主体引入刺激响应控释性质，能进一步拓展其应用潜力。然而，兼具超强结合和可控释放能力的大环主体几乎没有被报道过。

近日，南开大学郭东升教授和蔡康研究员在之前报道的偶氮杯[4]芳烃SAC4A的基础上设计了磺酸萘偶氮杯芳烃Naph-SAC4A，通过扩展空腔疏水表面积，提高了空腔封闭性，增强了识别过程中的疏水效应。相比于SAC4A，Naph-SAC4A对客体分子的结合常数提高了2到5个数量级，实现了对阿霉素、罗库溴铵等多种客体分子的超强结合力（10⁹ M⁻¹及以上），尤其是对卟啉类染料TTMAP的结合常数最高，可达到10¹³ M⁻¹级别，与生物素/亲和素的结合强度相当。此外，Naph-SAC4A中的偶氮键可以在乏氧条件下断裂，因此可以用于乏氧响应成像或药物递送。这也使得偶氮杯芳烃成为罕见的兼具超强结合和可控释放性质的人工大环受体。

得益于Naph-SAC4A对罗库溴铵的超强结合能力（Ka = 1.4 × 10¹⁰ M⁻¹），研究人员采用指示剂置换分析策略在极低浓度下检测罗库溴铵。实验证明，Naph-SAC4A/罗丹明主客体对在水、PBS和FBS等介质中对罗库溴铵均有灵敏检测能力，检出限低至纳摩尔级别，与HPLC-MS方法的检出限相当。

此外，Naph-SAC4A能够对广谱抗肿瘤药物阿霉素（DOX）实现nM级别的超强结合（Ka = 3.7 × 10⁹ M⁻¹）。由于Naph-SAC4A的偶氮键具有乏氧响应断裂进而释放DOX的功能，结合肿瘤通常存在的乏氧微环境，研究人员进一步研究了在细胞水平上乏氧响应递送DOX以抗击肿瘤的能力。相比于SAC4A/DOX主客体对（Ka = 6.5 × 10⁶ M⁻¹），Naph-SAC4A/DOX能够有效避免常氧条件下的非特异性药物泄露，提高了安全性，并且能够在乏氧状态下释放DOX，有效杀死肿瘤细胞。

综上所述，本研究通过扩展偶氮杯芳烃疏水内腔表面的策略构筑了一种新的偶氮杯芳烃Naph-SAC4A，实现了对多种客体分子的超强结合和乏氧响应的可控释放，并进一步在极低浓度的分子检测和乏氧响应药物递送功能展现出巨大优势。该工作为理解水相识别过程与设计新的功能超分子材料提供了新的思路。