超分子多面体的球形生物封装剂，如病毒衣壳和铁蛋白，因其明确的立体化学、动态超结构和多组分结合特性而在保护遗传物质、运输铁离子及调节病毒与细胞的相互作用中发挥重要作用。这些特性吸引了化学家和材料科学家设计和合成人造超分子多面体，已被用于分子分离、催化和蛋白质稳定等领域。然而，合成具有可调机械性能和多组分结合行为的非共价超分子多面体仍是一个挑战。

在此，天津大学胡文平教授、王雨教授、Huang Wu博士联合西北大学J. Fraser Stoddart教授共同报告了由 12 个螺旋大环通过 144 个弱 C-H 氢键组装而成的动态超分子短立方体。每个对映体纯的短立方体外径为 5.1 nm，包含 2,712 个原子和体积为 6,215 ų 的手性空腔。通过分层手性传递策略成功实现了左手和右手短立方体的立体特异性组装，并通过非对映选择性结晶进一步简化了过程。除了可逆的光致变色特性，这些短立方体在晶体状态下还表现出可光控调节的弹性和硬度。此外，它们可以同时容纳大量小分子，并在其独特框架的不同隔室中分别封装两种不同的分子。这项研究扩展了人工超分子组装的范围，使其能够模仿球形生物大分子的手性超结构、动态特性和结合能力，同时也为构建具有光控机械性能的结晶材料提供了一种新方法。相关成果以“Dynamic supramolecular snub cubes”为题发表在《Nature》上，第一作者为Huang Wu。

对映体SSCs的非共价合成

对映体SSCs的固态超结构和立体定向组装

SSCs的光可控力学性能

右旋SSCs内客体分子的络合

本研究通过自下而上的方法实现了动态SSC的立体定向组装，利用12个相同的扭曲大环化合物构建出包含2712个原子和6215 ų手性空腔的结构。每个SSC由144个C-H氢键维持，通过分层手性传递和非对映选择性结晶，成功制备了左手和右手短立方体。SSC 具有刚性结构、8字形拓扑和互补非共价识别位点，成为构建复杂人工多面体的有力候选者。除了明确的立体化学，SSC 还展现出独特特性，包括可逆光致变色行为以及光控调节的弹性和硬度，这预示了一类具有光控机械性能的结晶多面体的潜力。此外，SSC 能同时容纳大量小分子，并在不同隔室中分别封装两种不同的分子。这项研究在仿生生物封装材料领域迈出重要一步，为设计先进的仿生材料提供了新思路，从手性拓扑结构到动态性能和结合能力均得到了有效体现。

文章信息：Wu, H., Wang, Y., Đorđević, L.et al. Dynamic supramolecular snub cubes. Nature 637, 347–353 (2025).