“MOFs“崩解剂”：晶态多孔材料助力高性能生物催化剂创制”

本篇文章978字，读完约2分钟

陈曦通讯员吴军辉

酶因其高效特异的催化特点而广泛应用于医药、食品、轻工等行业。 高性能酶制剂的创制是实现绿色生物制造和可持续快速发展的“发动机”。 但是，酶在催化过程中往往需要金属离子等活化剂的参与，也极大地影响了酶的稳定性和性能的发挥。 如何有效利用活化剂，实现酶的稳定，是酶制剂行业的重要科学问题。

南开大学药学院、药物化学生物学国家要点实验室双聘研究员陈瑶课题组提出了新的处理方案。 他们将金属活化剂和酶原位共同搭建新一代结晶酶制剂平台，实现活化剂对酶的精确高效活化，使酶更稳定，大大提高生物催化效率和可操作性。 前几天，介绍这项事业的论文在国际学术杂志《德国应用化学》上发表了。

由于活化剂与酶的接触、反应体系的相容性、传质和环境等因素的影响，直接向生物催化体系中添加金属离子等活化剂，酶的催化性能往往不十分满意。 另外，酶的弱稳定性也是阻碍工业化应用的重要因素之一。 过去，酶制剂在生产过程中引入了多种添加剂来稳定蛋白质的构象，容易导致酶制剂纯度和活性降低，制造过程操作多，复杂，价格上涨。 如何克服上述挑战，开发新型高效酶制剂技术，具有重要作用。

陈瑶课题组利用金属活化剂( mn2+、co2+、zn2+、ni2+ )、方酸配体和酶，将室温水相中形成固体状态的酶@mofs复合体进行自组装。 mofs是金属有机骨架化合物的英文简称，通过粉末衍射、红外和激光共聚焦显微镜等技术手段，证实了酶能高效、快速地加载到mof上，呈规律性分布。

mofs不仅能在酶的周围形成规则的保护层，还能使其中的金属活化剂均匀分布在酶的周围。 合成mofs良好的溶解性，在酶催化过程中起到“崩解剂”的作用，另外，将酶和活化剂释放到反应体系中，在共释放过程中两者充分接触，使酶分子活化。

“这种新酶制剂的活力可达天然酶的2.5倍以上。 即使直接在催化系统中添加相同量的金属活化剂、配体或mofs，也未发现明显的活化效果。 ”。 陈瑶介绍说，由于mofs中含有的酶的“邻近效应”，这种罕见的衰变型mofs制剂在生物催化过程中起到了“离子泵”的作用，提供了可以充分接触酶的活化剂离子，可以有效地活化酶分子。

“我们的新酶制剂平台具有良好的普遍性，操作简便，无需添加辅助剂，有望实现对不同酶分子的定制酶制剂的创制，用于酶的方便贮藏和采用。 ”陈瑶说。

(图片由回答者提供)