综述：应变促进的叠氮-炔环加成反应(SPAAC)进展及其应用

这篇综述系统阐述了应变促进叠氮-炔环加成(SPAAC)反应在生物正交化学领域的最新进展，重点介绍了环辛炔类似物的设计策略及其在生物标记、药物开发、材料科学等跨学科应用。文章特别强调了该反应在水相介质中的生物相容性、无毒性及温和动力学特性对疾病诊断治疗的重要意义。

　　

【Abstract】

生物正交化学已成为在分子水平研究生物过程的关键技术，其最大特点是无需干扰天然官能团或生化途径。这项技术成功解析了酶在健康与疾病中的功能机制，为诊疗制剂开发奠定基础。其中，应变促进叠氮-炔环加成(SPAAC)反应因其优异的生物相容性和无毒性特征占据核心地位。

【反应机理与优势】

SPAAC反应通过环张力驱动的[3+2]环加成机制，在无铜催化剂条件下实现叠氮与环辛炔的高效结合。相较于传统点击化学，该反应具有三大突出优势：1)避免细胞毒性铜催化剂；2)生理条件下反应速率适中(k₂≈10^-2-10¹ M^-1s^-1)；3)对水相环境的高度适应性。这些特性使其成为活体标记的理想选择。

【环辛炔结构创新】

近年来研究者开发出系列环辛炔衍生物：

• 二苯并环辛炔(DIBO)：

通过苯环融合增强环张力，反应活性提升5倍

• 氧杂环辛炔(OCT)：

引入杂原子使水溶性达>50 mM

• 氟代环辛炔(BCN)：

氟原子修饰使膜穿透性提高3个数量级

【生物医学应用】

在肿瘤诊疗领域，SPAAC技术实现了：

1. 抗体-药物偶联物(ADC)的定点修饰，载药效率达95%

2. 前药激活系统：肿瘤微环境触发药物释放

3. PET示踪剂¹⁸F标记，肿瘤检出限低至0.5 mm

【材料科学突破】

通过SPAAC反应构建的：

• 自修复水凝胶：断裂强度恢复率>90%

• 智能涂层：pH响应型药物缓释系统

• 生物传感器：检测灵敏度达fmol级别

【未来展望】

当前研究聚焦于：1)开发近红外触发体系；2)多重正交反应系统集成；3)器官选择性生物偶联技术。这些进展将推动精准医疗向单细胞操作维度发展。