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  酶是一類天然催化劑，具有人工催化劑無法比擬的高效率、特異性和選擇性。然而，酶結(jié)構(gòu)與功能的脆弱性、難以回收循環(huán)利用等缺點(diǎn)限制了其在細(xì)胞外的應(yīng)用潛力。共價(jià)有機(jī)框架（COFs）具有周期連接的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和良好的生物安全性，被廣泛應(yīng)用于酶分子的固定化研究。這種類似“盔甲”功能的COFs骨架為客體酶分子提供了高度可滲透性的封閉隔室，為設(shè)計(jì)穩(wěn)定、高活力的新型生物復(fù)合催化劑提供了重要的思路。原位組裝策略，即在COF結(jié)晶過程中原位將酶分子封裝于COFs骨架，是設(shè)計(jì)生物復(fù)合催化劑的重要策略。這種原位組裝技術(shù)可將尺寸相對(duì)大的酶分子融合進(jìn)小孔尺寸的COFs，有效避免客體酶分子的浸出問題，有利于大規(guī)模工業(yè)催化應(yīng)用。盡管通過原位組裝設(shè)計(jì)酶@COFs生物催化劑已取得系列的進(jìn)展，但目前仍存在重要的挑戰(zhàn)。這種要源于COFs苛刻的結(jié)晶環(huán)境與天然酶的結(jié)構(gòu)脆弱性之間的矛盾。事實(shí)上，近期已有一些基于模板保護(hù)及乙酸作為催化劑的水相合成策略嘗試用于原位設(shè)計(jì)酶@COF催化劑。然而，這些報(bào)道的策略都不可避免地使用了酶分子敏感的有機(jī)溶劑和/或高濃度質(zhì)子酸，這大大降低了方法對(duì)于不同酶分子的可拓展性。同時(shí)，得到的酶@COF催化劑結(jié)晶度差，導(dǎo)致COFs的網(wǎng)狀化學(xué)特性和功能大打折扣。

圖1 酶@COF生物催化劑結(jié)構(gòu)表征

圖2 酶@COF生物催化劑的孔道篩分效應(yīng)賦予脂肪酶非天然的水解選擇性

圖3 酶@COF自級(jí)聯(lián)光-酶反應(yīng)器用于降解污染物

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202319876

通訊作者介紹

  陳國(guó)勝，中山大學(xué)副教授，博士生導(dǎo)師，廣東省杰出青年基金獲得者。主要從事仿生功能納米結(jié)構(gòu)及生物分析研究，包括蛋白質(zhì)@多孔晶體復(fù)合框架（探針）設(shè)計(jì)及界面化學(xué)研究、生物傳感等方面的研究工作。目前已發(fā)表SCI論文80余篇，包括以第一/通訊作者身份在Chem. Soc. Rev.、Nat. Protoc.、Nat. Commun.（3）、Chem、 J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.（7）、Matter、CCS Chem.、JACS Au等期刊上發(fā)表SCI論文38篇。獲2022年中國(guó)分析測(cè)試協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)，入選“2023全球前2%頂尖科學(xué)家”榜單。