肌肉作为机体的重要组织，为人体的动态运动发挥重要作用。通过肌肉和神经细胞之间的信号传递，肌肉发生动态的舒张-收缩运动。这种特定的肌肉功能激发了科学家模仿自然肌肉制备“人工肌肉”材料的灵感。

近年来，超分子聚合物由于其具有类似于肌肉纤维的线性聚合物结构和可逆性、刺激响应性等性质，成为“人工肌肉”材料的研究热点。目前，大多数模拟肌肉功能的超分子聚合物仅实现了单一方向的运动，但是自然肌肉具有不同方向的运动模式。因此，能够实现不同方向运动模式的超分子聚合物对于模拟自然肌肉运动至关重要。

为解决此难题，华中科技大学吉晓帆教授团队报道了一种基于冠醚主客体识别的超分子聚合物，通过在大环结构的垂直方向引入动态共价键，并结合水平方向的响应性主客体识别，实现超分子聚合物在水平和垂直方向的双运动模式（图1），为制备具有不同方向运动模式的“人工肌肉”提供了新策略。在这项工作中，该课题组分别合成了具有两个醛基的44-冠醚环结构的M1和末端含有3，5-二叔丁基苯基的双二级铵盐客体M2（图2）。基于一个冠醚大环和两个二级铵盐离子的主客体相互作用，M1可以与M2自组装形成超分子聚合物。超分子聚合物与N2H4混合时，醛基将与N2H4反应产生分子内的吖嗪，导致超分子聚合物经历垂直方向的压缩运动。值得注意的是，在这个过程中，分子内吖嗪的形成使一个大环转化为两个小环，由于小环的空腔尺寸小于客体分子末端基团的尺寸，限制了客体分子穿出，使得超分子聚合物转换为聚轮烷结构。随着四丁基氯化铵的加入，氯离子与铵根离子形成紧密离子对，破坏主客体相互作用，实现了水平方向的收缩运动。此时，由于聚轮烷结构的形成，主客体作用的破坏不会引起聚合物结构的解散。上述不同方向的运动行为均可通过加入相应竞争性分子实现可逆调控。这项工作模拟了肌肉不同方向的运动模式，为设计软机器人和生物医学设备等各种材料提供了新途径。