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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，酶結構與功能的脆弱性、難以回收循環利用等缺點限制了其在細胞外的應用潛力。共價有機框架（COFs）具有周期連接的多孔網狀結構和良好的生物安全性，被廣泛應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，為設計穩定、高活力的新型生物復合催化劑提供了重要的思路。原位組裝策略，即在COF結晶過程中原位將酶分子封裝于COFs骨架，是設計生物復合催化劑的重要策略。這種原位組裝技術可將尺寸相對大的酶分子融合進小孔尺寸的COFs，有效避免客體酶分子的浸出問題，有利于大規模工業催化應用。盡管通過原位組裝設計酶@COFs生物催化劑已取得系列的進展，但目前仍存在重要的挑戰。這種要源于COFs苛刻的結晶環境與天然酶的結構脆弱性之間的矛盾。事實上，近期已有一些基于模板保護及乙酸作為催化劑的水相合成策略嘗試用于原位設計酶@COF催化劑。然而，這些報道的策略都不可避免地使用了酶分子敏感的有機溶劑和/或高濃度質子酸，這大大降低了方法對于不同酶分子的可拓展性。同時，得到的酶@COF催化劑結晶度差，導致COFs的網狀化學特性和功能大打折扣。

圖1 酶@COF生物催化劑結構表征

圖2 酶@COF生物催化劑的孔道篩分效應賦予脂肪酶非天然的水解選擇性

圖3 酶@COF自級聯光-酶反應器用于降解污染物

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

通訊作者介紹

  陳國勝，中山大學副教授，博士生導師，廣東省杰出青年基金獲得者。主要從事仿生功能納米結構及生物分析研究，包括蛋白質@多孔晶體復合框架（探針）設計及界面化學研究、生物傳感等方面的研究工作。目前已發表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等期刊上發表SCI論文38篇。獲2022年中國分析測試協會科學技術獎特等獎，入選“2023全球前2%頂尖科學家”榜單。