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单晶XRD分子捕手技术
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部分论文致谢
项目简介
「核心优势」
- 免单晶培养：针对油状 / 难结晶样品，无需传统单晶培养手段，通过分子捕手技术可直接完成单晶结构解析获得样品单晶结构
- 样品量极低：仅需 < 1 mg 样品，大幅降低研发样品损耗，节约研发成本
- 操作高效：样品制备耗时 < 10min，常规测试周期3-7天，加急2天出结果
- 解析精准：分子识别能力强，降低结构无序性，扣除骨架后还原真实三维结构
- 适配性广：支持油状分子、微量药物分子、难结晶粉末、高柔性天然产物等棘手样品
- 数据合规：解析结果符合研发申报要求，提供可靠核心数据支撑
「测试目的」
针对传统单晶培养失败的难结晶样品，通过分子捕手技术辅助单晶 XRD 测试，无需培养目标分子单晶，精准解析目标分子三维晶体结构、键长键角、分子空间排布、晶胞参数，为样品结构确证提供合规、专业的 X 射线衍射数据，突破研发中的结构解析瓶颈。
「核心应用场景」
- 医药研发：小分子药物中间体、油状药物分子、微量候选药物的结构鉴定
- 天然产物：结构复杂、高柔性天然产物提取分离后的结构鉴定
- 材料研发：脂质化合物、低熔点有机小分子、难结晶功能材料的结构鉴定
- 化工研发：弱极性、对称性差的有机合成中间体的结构鉴定
「测试原理」
分子捕手技术是针对难结晶样品的单晶 XRD 辅助解析技术，核心是利用具有特殊识别位点的晶态框架材料（分子捕手，主流为 MOF 金属有机框架材料） 的限域作用，实现目标分子的有序排列与精准解析：
- 分子捕手为金属离子与有机配体配位组装的晶态框架，具备孔径均一、结构稳定、比表面积大的特性，可特异性识别并捕获目标小分子；
- 将预结晶的分子捕手材料放入目标样品溶液中，分子捕手在溶液中有序 “捕获” 目标分子，使原本无法自发排列的难结晶分子，在其晶格限域作用下完成规则排列；
- 对载有目标样品的分子捕手晶体直接进行单晶 X 射线衍射测试，通过专业数据分析扣除已知的分子捕手骨架结构，最终精准还原出目标分子的三维晶体结构信息。
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结果展示
案例一：助力药物研发突破结构瓶颈
在分子捕手的案例中，针对某分子量为428的油状药物分子，我们使用EtP5-MOF-2作为“分子捕手”，让油状分子被分子捕手有序地“捕获”，全程无需单晶培养就成功确定了该药物分子的结构，为药物研发工作提供了合规、可靠的核心数据支撑。
Wu, Y.;† Shi, L.;† Xu, L.;† Ying, J.; Miao, X.; Hua, B.;* Chen, Z.;* Sessler, J. L.;* Huang, F.* Supramolecular Docking Structure Determination of Alkyl-Bearing Molecules. Nature 2025, 640, 676–682.
样品要求
- 样品量：一般建议 1–5 mg，具体取决于分子量及与主体分子的适配性；对于特别珍贵的样品，可低至 1 mg 左右进行尝试。
- 样品状态：固体、油状物、胶状物均可，无需预先结晶。样品应尽量纯净（建议纯度 ≥ 90%），杂质可能干扰主体晶格的负载过程。
- 寄送要求：常规室温寄送即可，对空气敏感或易吸湿的样品建议氮气保护封装。
常见问题
1. 分子捕手技术与常规单晶 XRD 的核心区别是什么？
核心区别在于无需培养目标分子单晶，针对传统晶培失败的难结晶样品设计，样品量要求更低，适配性更广，常规 XRD 仅适用于已获得单晶的样品。
2. 什么样的样品适合用分子捕手技术？我的样品能做吗？
该技术主要面向难以通过传统方法培养单晶的样品，尤其适用于以下情况：
- 样品为油状、胶状、低熔点固体，常温下无法结晶
- 反复尝试晶培仅得到微晶、粉末或无法衍射的晶体
- 样品量有限（毫克级甚至更少），难以支撑大规模晶培筛选
- 分子结构柔性较大，自身难以形成有序堆积
- 天然产物衍生物、药物中间体、手性化合物等结构确证需求
如果您不确定样品是否适用，可提供样品基本信息（状态、分子量、官能团、前期晶培情况），我们协助评估。
3. 分子捕手技术需要多少样品量？样品需要怎么处理？
- 样品量：一般建议 1–5 mg，具体取决于分子量及与主体分子的适配性；对于特别珍贵的样品，可低至 1 mg 左右进行尝试。
- 样品状态：固体、油状物、胶状物均可，无需预先结晶。样品应尽量纯净（建议纯度 ≥ 90%），杂质可能干扰主体晶格的负载过程。
- 寄送要求：常规室温寄送即可，对空气敏感或易吸湿的样品建议氮气保护封装。
4. 分子捕手技术最终能拿到什么样的结构信息？
与常规单晶XRD一样，分子捕手技术提供完整的单晶结构解析报告，包括：
- 分子的三维立体结构
- 键长、键角、扭转角等几何参数
- 空间群、晶胞参数等晶体学数据
- 相对构型（含多个手性中心时可明确构型关系）
- 结构精修参数（R值、GOF值等），确保数据质量
注意：若无反常散射分析，该技术同常规单晶XRD一样，通常提供相对构型而非绝对构型。如需绝对构型确认，可结合反常散射或圆二色谱等方法。
5. 分子捕手技术的成功率有多高？如果失败了怎么办？
- 成功率受样品分子结构、官能团、分子量、纯度等多因素影响。对于中等极性、分子量在200–800 Da、含氢键供/受体的分子，成功率较高。
- 我们会在项目启动前进行可行性评估，根据样品信息给出预判。
- 如尝试失败，仅收取基础筛选费用，具体可参考服务协议约定。同时我们可根据失败情况提供优化建议（如衍生化、更换主体分子、调整负载条件等）。
6. 分子捕手技术与单晶XRD的数据质量有差异吗？
数据质量相当。
- 分子捕手技术的衍射数据来自主体晶格，目标分子在晶格中定向排列，衍射强度、分辨率与常规高质量单晶相当。
- 结构解析的R值、GOF值等精修指标通常可达到常规单晶XRD的发表级标准。
- 唯一的区别在于：结构中可能存在主体分子的信号，解析时会通过晶体学方法区分主客体，最终报告呈现的是目标分子的结构信息。
7. 测试周期需要多久？
典型周期为 2–4 周，具体取决于样品的适配复杂度和筛选轮次：
- 可行性评估：1–3 天
- 主客体筛选与晶体生长：1–2 周
- 数据采集与结构解析：3–7 天
如需加急服务，可单独沟通。
8. 分子捕手技术是否适用于手性化合物的构型确定？
适用。
- 该技术可用于确定手性分子的相对构型（如多个手性中心之间的 syn/anti、cis/trans 关系）。
- 如需确定绝对构型（R/S），可结合以下方式：
- 在主体分子或目标分子中引入重原子（如卤素），通过反常散射效应测定
- 或配合圆二色谱（ECD） 等手性光谱方法联合解析
9. 这项技术有发表文献支持吗？适用性如何？
分子捕手技术（亦称“晶格负载技术”或“主体-客体辅助结晶”）已有大量学术文献支持，广泛应用于天然产物、有机合成中间体、药物分子的结构确证，相关成果发表于Nature 等期刊。如需参考文献列表或特定领域的应用案例，可联系我们索取。
