合作单位：Kunming Medical University
参考文献：Ruilin Zhang, Yanming Ren, Qianyao Zhang, et al. New Journal Of Chemistry, 2022.DOI：10.1039/d2nj03668a（IF = 3.92）
背景：
安非他明类兴奋剂(ATS)是一类毒品，主要成员包括甲基苯丙胺(MA)和安非他明，近年来在医学研究中得到了广泛应用。MA可用于治疗多种疾病，但长期和频繁使用MA和其他ATS会对身体健康带来负面影响。虽然很多国家实施了限制使用苯丙胺类兴奋剂的政策，但滥用苯丙胺类兴奋剂的情况仍在不断增加。对滥用药物有各种检测方法，但这些方法需要复杂的样品处理、专业的操作人员和昂贵的设备，而且选择性低、分析时间长。因此，建立一种快速、高选择性、敏感和廉价的分析方法非常必要的。
大环芳烃被广泛应用于分子识别、自组装、主–客体化学、反应材料、催化等各个领域。柱[n]芳烃是一类大环宿主分子，其具有刚性柱结构，其中对苯二酚单元通过亚甲基桥连接。与其他传统的大环宿主相比，柱[n]芳烃在超分子主客体识别化学中表现出独特的性质，如强客体键和高选择性，利于传感应用。其中，柱[5]芳烃（WP5）是柱[n]芳烃的常见分子宿主，因其易于合成、结构稳定对称、主客体性质优异等特性，在超分子化学中发挥着重要作用。
碳材料，由于其优异的性能被用于传感、催化等领域。二维碳材料由于其优异的光电特性而不断得到应用和研究。由共价键连接的二维碳材料是一种新型的二维材料。石墨炔(GDY)是一种由sp-和sp2 –杂化碳原子构成的二维类石墨烯材料，具有许多π共轭体系。GDY的独特功能使其能够应用于许多领域，包括太阳能电池，电子设备，可充电电池及先进材料等。GDY丰富的π电子有利于通过π-π堆叠相互作用使大环芳烃(如杯芳烃和柱[n]芳烃)易于加载，从而形成功能材料。因此，GDY是一种重要而有前途的二维材料。
方案设计：
本文基于WP5功能化GDY的纳米复合材料WP5-GDY开发了一种MA检测电化学传感平台。该平台对MA的检测具有高度的敏感性和选择性。为探讨WP5与MA的识别过程，经与魔德科技（www.modekeji.cn）技术团队沟通，拟采用分子对接方法对其进行进一步研究。
主要结果：
分子对接方法获得了MA与WP5的包合模型(图1A和B)。根据WP5的空腔大小和MA的分子大小，确定了1:1的客体–宿主复合物。如图1A和B所示，MA的仲胺氢与WP5的一个O原子形成氢键，MA的苯环通过π-π堆积进入WP5的空腔。此外，MA中铵基的正电荷与WP5中-COO–的负电荷基团产生了更大容量的静电相互作用(图5C)，MA通过疏水相互作用被识别并进入WP5的疏水腔(图5D)。因此，WP5与MA之间的主客体识别机制是通过氢键、静电相互作用、π-π堆积和疏水相互作用实现的。
综上，以功能化水溶性柱[5]芳烃WP5和sp- 和sp2– 杂化的石墨炔GDY为复合材料，成功构建了较简单方便的电化学传感平台。由于WP5优异的主客识别能力和GDY优异的导电性，所开发的传感系统在人血清样品MA的检测中具有应用潜力。
