酶促反應(yīng)要比相應(yīng)的非催化反應(yīng)快103-107倍，由于其顯著的立體選擇性、區(qū)域選擇性和化學(xué)選擇性，在醫(yī)療、能源和環(huán)境等方面都有非常廣泛的應(yīng)用前景。生物體內(nèi)眾多的活性酶在反應(yīng)時往往需要輔酶的參與，如還原型煙酰胺嘌呤二核苷酸(NADH)。輔酶在酶促反應(yīng)中其化學(xué)組分也會發(fā)生相應(yīng)變化。由于輔酶在自然界中再生過程繁復(fù)，因此尋求輔酶再生的人工替代途徑的研究掀起了學(xué)術(shù)界研究熱潮。另一方面，在自然界光合作用的啟發(fā)下，采用光催化方法將太陽能高效轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，促進(jìn)輔酶的原位再生，實現(xiàn)光生物催化循環(huán)，對于酶促反應(yīng)的推廣具有重要的意義，也是實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要方法之一。
太陽輻照總能量巨大，是一種新型的可再生能源，其中700 nm以上的近紅外光占太陽輻照總能量的一半以上，具有非破壞性、快速、精確、可重復(fù)性好等優(yōu)點，可以同時分析多個成分，適用于在線分析。更值得一提的是其具有穿透生物組織的優(yōu)勢。然而，光催化體系的應(yīng)用會產(chǎn)生活性氧物質(zhì)，從而阻礙生物材料與酶的兼容性，加速生物材料的降解。因此，開發(fā)能夠有效減輕生物材料失活和降解的新型光催化材料對于促進(jìn)精準(zhǔn)光生物催化至關(guān)重要。
圖1. S-hPorIPN-P HCMPs的合成路線。
圖2. S-hPrTZ-P或S-hPrTZ與酶(a)葡萄糖1-脫氫酶和(b)甘油脫氫酶結(jié)合，在黑暗中交替添加試劑（葡萄糖和甘油）和近紅外光(λmax = 740 nm, 3.0 mW cm-2)，回收NAD+和NADH。
圖3. S-hPrTZ-P與葡萄糖1-脫氫酶結(jié)合，在黑暗中交替添加葡萄糖和近紅外光(λmax = 740 nm, 3.0 mW cm-2)，回收NAD+和NADH；(b)通過不同厚度的屏障(包括兩張紙(0.2 mm)和雞皮(2.0 mm))比較NADH濃度。
相關(guān)研究成果發(fā)表于Advanced Functional Materials 2024, 2400512。武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院2022級碩士研究生向千與2021級碩士研究生黃元為論文共同第一作者，蔡韜副研究員和李雪副教授為論文通訊作者。
論文信息：Utilizing Hairy Hollow Conjugated Microporous Polymers and Native Enzymes for Precise Aerobic Photocatalysis Under Near-Infrared Wavelengths
https://doi.org/10.1002/adfm.202400512
