水相人工分子泵的突破：极性增强自由基相互作用驱动高效轮烷合成

来自国际团队的研究人员成功设计出首款水相人工分子泵(artificial molecular pump)，通过水的高极性显著增强自由基-自由基相互作用(radical-radical interactions)，实现[2]-和[3]轮烷(rotaxanes)的高效合成。该研究突破性地将分子机器操作环境拓展至水相体系，为合成生物学和仿生系统集成奠定基础。

　　

这项突破性研究展示了一种能在水中高效运作的人工分子泵(artificial molecular pump)。与传统有机溶剂体系不同，水的高极性意外地强化了驱动泵运作的自由基-自由基相互作用(radical-radical interactions)，使得[2]-和[3]轮烷(rotaxanes)的合成效率显著提升。

研究亮点在于：

• 首款专为水环境优化设计的分子泵

• 自由基相互作用效率提升300%

• 轮烷合成速度较有机溶剂快5倍

• 成功制备高电荷密度轮烷

这项成果弥合了生物分子机器(天然存在于水环境)与人工分子机器(传统依赖有机溶剂)的鸿沟。水分子通过其独特极性特性，像"分子胶水"般强化了超分子相互作用，为开发仿生系统、甚至构建合成细胞(synthetic cells)提供了全新工具。研究团队特别指出，这种水相分子泵展现的"湿机械行为(wet mechanical behavior)"更接近生物马达蛋白的真实工作状态。