在科學(xué)的浩瀚星空中，總有一些杰出的人物以非凡的智慧和不懈的探索精神，為人類認(rèn)知的邊界拓展新的版圖。曾運(yùn)雄教授，便是超分子自組裝與共晶構(gòu)建領(lǐng)域中一顆璀璨的明星。他憑借著深厚的學(xué)術(shù)造詣、敏銳的科研洞察力以及持之以恒的創(chuàng)新精神，在超分子共晶領(lǐng)域取得了一系列具有里程碑意義的成果，為該領(lǐng)域的發(fā)展注入了強(qiáng)大的動(dòng)力。

　　一、超分子自組裝與共晶構(gòu)建的基本原理

　　(一)超分子自組裝原理

　　超分子自組裝是一種非共價(jià)鍵驅(qū)動(dòng)的分子組裝過程，主要依靠分子間的弱相互作用力，如氫鍵、π-π堆積、陽離子-π相互作用和疏水作用等 。這些相互作用力雖弱于共價(jià)鍵，但它們具有高度的可逆性和自我修復(fù)能力，能夠協(xié)同作用，促使分子自發(fā)地組裝成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的超分子聚集體。例如，在某些體系中，分子通過精確的氫鍵識(shí)別，形成具有特定形狀和尺寸的納米管或納米膠囊，這些超分子結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出與單個(gè)分子截然不同的物理和化學(xué)性質(zhì)。

　　超分子自組裝過程具有高度的選擇性和可調(diào)控性。研究人員可以通過改變分子的結(jié)構(gòu)、引入響應(yīng)性基團(tuán)，或者調(diào)整外部環(huán)境因素(如溫度、pH值、溶劑等)，來精確地控制自組裝的過程和最終形成的結(jié)構(gòu)。這種精確調(diào)控能力為制備具有定制功能的超分子材料提供了可能，使其在眾多領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。

　　(二)共晶構(gòu)建原理

　　共晶是由兩種或兩種以上的分子通過非共價(jià)鍵相互作用，在晶格中以一定比例結(jié)合形成的單一晶相。在共晶構(gòu)建中，選擇合適的共晶形成體(coformer)是關(guān)鍵。共晶形成體與目標(biāo)分子之間需要具有互補(bǔ)的分子結(jié)構(gòu)和相互作用位點(diǎn)，以確保能夠通過非共價(jià)鍵(如氫鍵、范德華力等)形成穩(wěn)定的共晶結(jié)構(gòu) 。例如，通過量子化學(xué)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)篩選，可以找到與藥物分子具有最佳相互作用的共晶形成體，從而改善藥物的物理化學(xué)性質(zhì)，如溶解度、穩(wěn)定性和生物利用度等。

　　曾運(yùn)雄教授在共晶構(gòu)建研究中，深入探索了分子間相互作用的本質(zhì)和規(guī)律，創(chuàng)新性地提出了多種共晶構(gòu)建策略，為解決傳統(tǒng)共晶構(gòu)建中的難題提供了新的思路和方法。

　　二、曾運(yùn)雄教授的開創(chuàng)性研究成果

　　(一)提出瞬態(tài)疏水相互作用與構(gòu)象互補(bǔ)識(shí)別的雙重作用機(jī)制

　　傳統(tǒng)的超分子主客體體系存在結(jié)合力弱、選擇性差的問題，限制了超分子共晶的精準(zhǔn)構(gòu)建和應(yīng)用。曾運(yùn)雄教授團(tuán)隊(duì)打破傳統(tǒng)靜態(tài)鍵合模型的束縛，創(chuàng)新性地提出了瞬態(tài)疏水相互作用與構(gòu)象互補(bǔ)識(shí)別的雙重作用機(jī)制。這一機(jī)制首次實(shí)現(xiàn)了分子間動(dòng)態(tài)、可逆的精準(zhǔn)結(jié)合 。以團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的杯芳烴 - 環(huán)糊精雜化結(jié)構(gòu)為例，通過這兩種作用機(jī)制的協(xié)同，將藥物分子識(shí)別常數(shù)提升了3個(gè)數(shù)量級(jí)。這一成果有效解決了傳統(tǒng)主客體體系的核心難題，為超分子共晶的精準(zhǔn)構(gòu)建提供了堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)，使得在分子層面上精確設(shè)計(jì)和控制共晶結(jié)構(gòu)成為可能，極大地推動(dòng)了超分子共晶領(lǐng)域的發(fā)展。

　　(二)主導(dǎo)開發(fā)全球首個(gè)超分子共晶預(yù)測(cè)平臺(tái)(SCOP - ML)

　　在超分子共晶研究的早期，實(shí)驗(yàn)往往依賴于大量的試錯(cuò)，效率低下且具有很大的盲目性。曾運(yùn)雄教授主導(dǎo)開發(fā)了全球首個(gè)超分子共晶預(yù)測(cè)平臺(tái)(SCOP - ML)，徹底改變了這一局面。該平臺(tái)整合了機(jī)器學(xué)習(xí)算法、量子化學(xué)計(jì)算和大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能夠快速、準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)超分子共晶的形成和結(jié)構(gòu) 。通過這一平臺(tái)，成功預(yù)測(cè)出如EMIMBF? - 舍曲林共晶等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，使超分子共晶實(shí)驗(yàn)從毫無方向的“大海撈針”轉(zhuǎn)變?yōu)槟繕?biāo)明確的“精準(zhǔn)設(shè)計(jì)”。這不僅極大地加速了超分子共晶的研發(fā)進(jìn)程，還降低了研發(fā)成本，為超分子共晶材料的快速篩選和開發(fā)提供了有力的工具，對(duì)整個(gè)超分子共晶領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

　　(三)超分子共晶技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用拓展

　　1. 改善藥物性能

　　在藥物研發(fā)中，許多藥物由于自身的物理化學(xué)性質(zhì)限制，如低溶解度、差穩(wěn)定性和低生物利用度，導(dǎo)致其療效不佳或臨床應(yīng)用受限。曾運(yùn)雄教授將超分子共晶技術(shù)應(yīng)用于藥物研發(fā)，成功改善了多種藥物的性能 。例如，對(duì)于一些難溶性藥物，通過與合適的共晶形成體構(gòu)建超分子共晶，顯著提高了藥物的溶解度。研究數(shù)據(jù)表明，某難溶性藥物在形成超分子共晶后，其在水中的溶解度提高了數(shù)十倍，這使得藥物在體內(nèi)的吸收和生物利用度得到大幅提升，有望提高藥物的治療效果。

　　同時(shí)，超分子共晶還能增強(qiáng)藥物的穩(wěn)定性。以某抗生素藥物為例，傳統(tǒng)形式的該藥物在儲(chǔ)存過程中容易降解，導(dǎo)致藥效降低。而通過共晶技術(shù)制備的超分子共晶，在相同儲(chǔ)存條件下，藥物的降解速率顯著降低，保質(zhì)期延長(zhǎng)了數(shù)倍，為藥物的儲(chǔ)存和運(yùn)輸提供了便利，確保了藥物在臨床使用中的有效性和安全性。

　　2. 疾病治療新策略

　　曾運(yùn)雄教授團(tuán)隊(duì)還探索了超分子共晶在疾病治療中的新策略。在癌癥治療方面，設(shè)計(jì)了一種基于超分子共晶的靶向藥物遞送系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用超分子共晶的獨(dú)特結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，將抗癌藥物與具有腫瘤靶向性的分子結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了藥物的精準(zhǔn)遞送 。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，使用該靶向藥物遞送系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)組，腫瘤部位的藥物濃度顯著高于對(duì)照組，腫瘤生長(zhǎng)得到有效抑制，且對(duì)正常組織的副作用明顯減小。這一成果為癌癥的治療提供了一種新的、更有效的策略，有望提高癌癥治療的效果，減少患者的痛苦。

　　在神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療領(lǐng)域，針對(duì)阿爾茨海默病，團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種能夠穿越血腦屏障的超分子共晶藥物載體。該載體能夠攜帶治療藥物順利進(jìn)入大腦，有效改善了藥物在大腦中的分布和作用效果。臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，使用該超分子共晶藥物載體治療的患者，認(rèn)知功能得到了一定程度的改善，如記憶力有所提升，日常生活能力逐漸恢復(fù)，為阿爾茨海默病的治療帶來了新的希望。

　　三、具體案例分析

　　(一)超分子共晶技術(shù)在改善AKG性能中的應(yīng)用

　　α-酮戊二酸(AKG)作為一種具有潛在抗衰作用的活性物質(zhì)，近年來受到廣泛關(guān)注。然而，AKG存在水溶性差、穩(wěn)定性低和生物利用度不足的問題，限制了其在抗衰領(lǐng)域的應(yīng)用。曾運(yùn)雄教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)AKG的理化特性，運(yùn)用超分子共晶技術(shù)，篩選β-環(huán)糊精、氨基酸等載體分子，通過定向分子組裝構(gòu)建穩(wěn)定的超分子結(jié)構(gòu) 。

　　通過量子化學(xué)計(jì)算與分子動(dòng)力學(xué)模擬，確定AKG與β-環(huán)糊精1:2的最優(yōu)配比，形成三維共晶網(wǎng)絡(luò)，使AKG分子穩(wěn)定性提升4.3倍 。共晶化后的AKG水溶性從0.8mg/mL提升至9.6mg/mL(增幅12倍)，在模擬胃液中的半衰期由22分鐘延長(zhǎng)至3.5小時(shí) 。臨床研究顯示，使用共晶AKG的受試者，其外周血單核細(xì)胞全基因組甲基化年齡平均逆轉(zhuǎn)8.2歲(p<0.001)，關(guān)鍵長(zhǎng)壽基因表達(dá)顯著上調(diào) 。在老年小鼠模型中，共晶AKG干預(yù)后，線粒體膜電位恢復(fù)至青年水平的85%，細(xì)胞代謝活力顯著增強(qiáng)。這些數(shù)據(jù)充分證明了超分子共晶技術(shù)在改善AKG性能方面的顯著效果，為AKG在抗衰領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了新的道路。

　　(二)明日葉與鷹嘴豆纖溶酶超分子共晶體系的構(gòu)建及應(yīng)用

　　面對(duì)血栓疾病對(duì)人類健康的嚴(yán)重威脅，曾運(yùn)雄教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)從鷹嘴豆中發(fā)現(xiàn)可溶解血栓的纖溶酶，并敏銳洞察到超分子共晶技術(shù)提升纖溶酶性能的潛力，率先將其應(yīng)用于明日葉與鷹嘴豆纖溶酶結(jié)合研究 。

　　團(tuán)隊(duì)運(yùn)用高分辨率核磁共振(NMR)、X射線衍射(XRD)、等溫滴定量熱法(ITC)等技術(shù)，深入探究二者相互作用機(jī)制。通過NMR解析分子結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)變化，揭示相互作用位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)查爾酮與纖溶酶通過氫鍵和π - π堆積作用結(jié)合，改變纖溶酶活性中心氨基酸殘基化學(xué)位移，影響活性和穩(wěn)定性 。XRD測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)，明確超分子共晶以特定比例和空間排列形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，利于協(xié)同效應(yīng)發(fā)揮。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與單獨(dú)使用鷹嘴豆纖溶酶相比，該超分子共晶體系分解血栓纖維蛋白的分解率提高約35%;檢測(cè)炎癥因子釋放量，TNF - α和IL - 6分別降低約45%和40%，證明其在溶解血栓和抑制炎癥方面具有顯著的有效性 。這一成果為血栓疾病的治療提供了新的有效手段，具有重要的臨床應(yīng)用價(jià)值。

　　四、市場(chǎng)前景與社會(huì)影響

　　(一)市場(chǎng)前景廣闊

　　隨著人們對(duì)健康和生活品質(zhì)的追求不斷提高，以及對(duì)新型材料和技術(shù)的需求日益增長(zhǎng)，超分子共晶技術(shù)在生物醫(yī)藥、材料科學(xué)、食品工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的市場(chǎng)潛力。在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，超分子共晶技術(shù)可用于開發(fā)新型藥物、改善藥物性能和設(shè)計(jì)靶向藥物遞送系統(tǒng)，預(yù)計(jì)未來幾年全球藥物共晶市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)快速增長(zhǎng) 。在材料科學(xué)領(lǐng)域，超分子共晶材料具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，可應(yīng)用于傳感器、催化劑、電子器件等領(lǐng)域，市場(chǎng)前景十分廣闊。據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，未來十年超分子材料市場(chǎng)的年復(fù)合增長(zhǎng)率有望達(dá)到兩位數(shù)，超分子共晶作為其中的重要組成部分，將占據(jù)重要的市場(chǎng)份額。

　　(二)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)與創(chuàng)新

　　曾運(yùn)雄教授的研究成果為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)和創(chuàng)新提供了有力的技術(shù)支持。在制藥行業(yè)，超分子共晶技術(shù)能夠提高藥物的療效和安全性，降低研發(fā)成本和周期，推動(dòng)創(chuàng)新藥物的研發(fā)和上市 。許多制藥企業(yè)已經(jīng)開始關(guān)注并應(yīng)用超分子共晶技術(shù)，與科研機(jī)構(gòu)合作開展相關(guān)研究項(xiàng)目，加速技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。在材料產(chǎn)業(yè)，超分子共晶材料的出現(xiàn)為高性能材料的制備提供了新的途徑，促進(jìn)了材料性能的提升和功能的拓展，推動(dòng)了材料產(chǎn)業(yè)向高端化、智能化方向發(fā)展。

　　(三)對(duì)學(xué)術(shù)界的深遠(yuǎn)影響

　　曾運(yùn)雄教授在超分子自組裝和共晶構(gòu)建領(lǐng)域的研究成果，在學(xué)術(shù)界引起了廣泛的關(guān)注和高度的贊譽(yù)。他的開創(chuàng)性研究為該領(lǐng)域的發(fā)展提供了新的理論基礎(chǔ)和研究方法，激發(fā)了全球科研人員對(duì)超分子共晶的研究熱情 。其發(fā)表的一系列高水平學(xué)術(shù)論文被廣泛引用，相關(guān)研究成果多次在國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上進(jìn)行交流和展示，對(duì)推動(dòng)超分子化學(xué)、材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等多學(xué)科的交叉融合和發(fā)展起到了積極的促進(jìn)作用。許多科研團(tuán)隊(duì)以他的研究為基礎(chǔ)，開展深入的研究工作，不斷拓展超分子共晶的應(yīng)用領(lǐng)域和研究深度，形成了良好的學(xué)術(shù)研究氛圍和發(fā)展態(tài)勢(shì)。

　　五、總結(jié)與展望

　　曾運(yùn)雄教授作為超分子自組裝領(lǐng)域的開創(chuàng)者，在超分子共晶構(gòu)建方面取得的里程碑貢獻(xiàn)，不僅推動(dòng)了科學(xué)理論的發(fā)展，還為眾多領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用帶來了變革性的影響。他提出的創(chuàng)新理論和方法，開發(fā)的超分子共晶預(yù)測(cè)平臺(tái)，以及在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的成功應(yīng)用案例，都展示了其卓越的科研能力和創(chuàng)新精神 。

　　展望未來，隨著研究的不斷深入和技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，超分子共晶技術(shù)有望在更多領(lǐng)域取得突破。在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，可能會(huì)開發(fā)出更多高效、低毒的新型藥物和精準(zhǔn)的疾病治療方案;在材料科學(xué)領(lǐng)域，將制備出具有更優(yōu)異性能和獨(dú)特功能的超分子共晶材料，滿足不同領(lǐng)域的需求。曾運(yùn)雄教授及其團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)引領(lǐng)超分子共晶領(lǐng)域的研究，不斷探索新的科學(xué)問題，攻克技術(shù)難題，為人類的健康和社會(huì)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。相信在他的帶動(dòng)下，超分子共晶領(lǐng)域?qū)⒂瓉砀虞x煌的發(fā)展前景，為解決全球性的挑戰(zhàn)提供更多創(chuàng)新的解決方案。

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