酶促反應要比相應的非催化反應快103-107倍，由于其顯著的立體選擇性、區域選擇性和化學選擇性，在醫療、能源和環境等方面都有非常廣泛的應用前景。生物體內眾多的活性酶在反應時往往需要輔酶的參與，如還原型煙酰胺嘌呤二核苷酸(NADH)。輔酶在酶促反應中其化學組分也會發生相應變化。由于輔酶在自然界中再生過程繁復，因此尋求輔酶再生的人工替代途徑的研究掀起了學術界研究熱潮。另一方面，在自然界光合作用的啟發下，采用光催化方法將太陽能高效轉化為化學能，促進輔酶的原位再生，實現光生物催化循環，對于酶促反應的推廣具有重要的意義，也是實現“雙碳”目標的重要方法之一。
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、可重復性好等優點，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勢。然而，光催化體系的應用會產生活性氧物質，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精準光生物催化至關重要。
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。
相關研究成果發表于Advanced Functional Materials 2024, 2400512。武漢大學化學與分子科學學院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
