超分子催化不是一个定义明确的领域，但它通常是指超分子化学，尤其是分子识别和客体结合，在催化方面的应用。该领域最初受到酶酶系统的启发，该系统与经典有机化学反应不同，它利用氢键、阳离子-π 相互作用和疏水力等非共价相互作用来显着加快反应速率和/或允许发生高度选择性反应。
众所周知，自组装是生物系统中普遍存在的一种现象，其主要是通过非共价相互作用使无序的单个分子自发形成有序的超分子结构的过程。因此，自组装可以使超分子纳米材料具有多种功能，在生物医学和生物材料领域有很大的应用价值。超分子材料的性质与其分子构筑单元和制备方法密切相关。 目前已经有许多策略来触发肽的自组装和形成超分子材料，例如温度变化、pH调节、离子强度变化等等，但是大多数策略只能在离体缓冲溶液中使用，与体内环境不同，阻碍了其在生物医学领域的应用。 |
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在生理条件下，酶可以有效地催化形成和转化许多生物学上重要的分子。因此，利用酶促进分子自组装是一种有效且温和的制备超分子材料的方法。此外，酶的表达水平与疾病也是密切相关。由于疾病部位如肿瘤中某些酶的过量表达，使得EISA可能发生在疾病部位或异常细胞内。所以，通过EISA原位形成超分子纳米材料可以用于疾病的诊断和治疗。
EISA是一种比传统方法更复杂的分子自组装触发方法。其成胶前体可能在超分子纳米材料的形成中发挥重要作用。在EISA过程中，前体可以与生成的分子协同组装，从而稳定并促进纳米结构的形成。通过优化EISA过程的条件，包括酶浓度和温度变化以及不同前体的使用，可以形成不同的超分子纳米材料。
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A、前体4及其相应的成胶分子5的化学结构和前体的示意图； B、4 的 PBS缓冲液（pH 8.0）溶液； C、在PBS缓冲液（pH 8.0）中对5超声处理后； D、通过向4的溶液中加入磷酸酶形成的悬浮液； E、通过将磷酸酶加入到4的溶液中形成水凝胶I；F、通过向4的溶液中加入磷酸酶形成的水凝胶II； G, H、在pH为0和9.0的水溶液中的水凝胶II。 |
众所周知，多肽的构象对纳米材料的形态和生物活性具有重要的影响。然而，目前控制多肽的折叠仍然具有挑战性。尽管多肽超分子纳米材料的形态具有多样性，但其功能却难以优化。利用EISA从前体中产生自组装多肽，特别是在低温条件下的前体多肽的构象更加均匀，因此产生的超分子纳米材料能在更高的能量水平上被动力学捕获，从而产生具有最佳生物活性的更有序的纳米材料。
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A、前体8和结构单元9的化学结构以及肽在不同温度下的分子自组装的模式； B、在4 ℃下形成的水凝胶及其TEM图像； C、在37 ℃下形成的澄清溶液及其TEM图像； D、在4 ℃下形成的纳米纤维和37 ℃下形成的纳米颗粒的CD光谱； E、在不同时间点对纳米纤维和纳米颗粒的细胞摄取。 |
虽然诸如肿瘤等疾病部位的某些酶的表达水平较高，但这些酶在正常组织或正常细胞中也有一定的表达水平。
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A、10的化学结构和细胞外环境中EISA的示意图和细胞内GSH控制的缩合； B、水凝胶11和水凝胶中的纳米纤维； C、水凝胶11-D和水凝胶中的纳米纤维。 |
环糊精（Cyclodextrin，简称CD）是直链淀粉在由芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶作用下生成的一系列环状低聚糖的总称，通常含有6~12个D-吡喃葡萄糖单元。其中研究得较多并且具有重要实际意义的是含有6、7、8个葡萄糖单元的分子，分别为，α-环糊精，β-环糊精，γ-环糊精，δ-环糊精。
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| （a） α，β和γ环糊精的分子结构（n代表D-葡萄糖单元的数目）； （b） 索烃； （c） 功能化纳米粒子； （d） 超分子聚合物； （e） 水凝胶； （f） 轮烷； （g）交联网络结构 |
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（a） I）通过将α-环糊精接入PEG化的多磷酸酯-多柔比星前药上的超分子凝胶化。II）超分子水凝胶的SEM图像。III）在不同pH值下纳米粒子的释药曲线； （b） I）由β环糊精接枝的透明质酸（HACD）和可水解的金刚烷形成的超分子纳米粒子。II）超分子纳米粒子的TEM图像。III）在金刚烷客体的酯解作用前（条带1和3）和后（条带2和4），金刚烷基客体（条带1和2）和二元超分子纳米粒子（条带3和4）控制pDNA的结合及释放； （c） I）负载ICG的和β-环糊精封端的二氧化硅-金杂化纳米棒，通过静电相互作用非共价地修饰线粒体靶向肽和电荷可逆的PEG化壳聚糖。II）多组分纳米棒的TEM图像。III）纳米组件在不同时间和pH值下的Zeta电位变化，表明其在酸性条件下pH调控的电荷反转。IV）处理21天后的肿瘤重量。 |