Soms kan een molecuul alleen een bepaalde chemische reactie ondergaan als het samen met een ander molecuul een zogenaamd gastheer-gastcomplex vormt - de twee moleculen worden dan niet door covalente bindingen maar door intermoleculaire krachten aan elkaar gebonden. Wat er gebeurt is dat eerst, de gastheer herkent de gast, waarna het chemisch kan reageren en een ander molecuul kan worden.

Maar nu, Shigehisa Akine en collega's van Kanazawa University hebben aangetoond dat de omgekeerde volgorde ook mogelijk is:ten eerste, de gastheer ondergaat een chemische reactie, waarna het het gastion herkent en een complex vormt. Bovendien, ze ontdekten dat de volgorde van herkenning en reactie kan worden gewijzigd door het gastion te wijzigen. Onderscheid maken tussen de twee alternatieven ('erkenning eerst' of 'eerst reactie') wordt belangrijk wanneer de tijdschaal waarop de twee processen plaatsvinden aanzienlijk verschilt, een situatie die zou kunnen worden uitgebuit in toepassingen, waaronder medicijnafgifte.

Voor hun studie gebruikten de onderzoekers een kobalthoudend gastheermolecuul (een 'metallohost'), die een holte heeft die een bepaald ion (geladen atoom) als gast kan herbergen. De metallohost kan reacties ondergaan van het type dat bekend staat als liganduitwisselingsreactie. Het voordeel van het gebruik van dit gastheersysteem is dat de optredende reactieprocessen langzaam zijn, en gemakkelijk te controleren door middel van nucleaire magnetische resonantie (NMR) spectroscopie. Als gast ion, Akine en collega's gebruikten een verbinding genaamd NaOTf, met een natriumion, die de holte van de gastheer kunnen bezetten bij het vormen van het gastheer-gastcomplex.

Na het toevoegen van NaOTf aan de metallohost, het NMR-signaal wees aanvankelijk niet op een structurele verandering. Echter, na drie uur, er is een verandering opgetreden, wijst op de vorming van nieuwe moleculen. Om te bepalen of het proces 'eerst herkenning' of 'eerst reactie' was, de onderzoekers onderzochten de kinetiek van de liganduitwisselingsreactie, en de relatie met de natriumconcentratie. Ze ontdekten dat de reactiesnelheid aanzienlijk toenam met het verhogen van de natriumconcentratie, waardoor ze concludeerden dat voor natrium het mechanisme 'eerst herkenning' was.

Akine en collega's voerden vergelijkbare experimenten uit met op kalium en rubidium gebaseerde gastverbindingen. interessant, ze merkten op dat de liganduitwisseling vervolgens plaatsvond in de gastvrije vorm, wat betekent dat het algehele proces 'eerst de reactie' was.

De waargenomen afhankelijkheid van het type binding dat plaatsvindt van het type gastmetaalion, voegt niet alleen nieuwe inzichten toe in de gastheer-gastchemie en hun dynamiek, maar kan ook leiden tot aanvragen. De wetenschappers zijn van mening dat "het begrip van het mechanisme zou helpen bij het ontwikkelen van nieuwe, in de tijd programmeerbare systemen voor opname / afgifte door gasten, zoals systemen voor medicijnafgifte."