生物催化，即由生物大分子（酶）或有機體（細胞器，細胞，組織等）作為催化劑而進行的生物化學轉化的過程，在現(xiàn)代催化工業(yè)中扮演著重要的角色。雖然此類催化劑有著優(yōu)異的催化效率，專一的催化活性，但其天然的高精密結構的穩(wěn)定性較差，導致其活性易受溫度，pH，及其他非適宜條件的影響。因此，研究人員們提出了兩種解決的策略：酶固定與仿生酶。前者不僅可以提高酶的穩(wěn)定性，且方便酶的回收和循環(huán)使用；后者則繼承了生物酶的催化優(yōu)勢，摒棄了其不穩(wěn)定的三維結構的缺點。不同的材料（二氧化硅，石墨烯氧化物，聚合物，水凝膠，金屬-有機框架（MOF）等）已經被運用于上述兩種策略中來解決生物催化的問題，其中，MOF憑借其多孔性，化學/物理穩(wěn)定性，分子尺度可調性以及構成組分的多樣性等在生物催化劑固定和仿生酶領域都有無限的前景。
Small 近日在線發(fā)表了新南威爾士大學卓越高級研究員Kang Liang博士課題組有關于MOF在生物催化領域的應用的綜述文章（論文信息附后）。第一作者為課題組博士研究生劉健。文章一方面詳細的介紹了MOF作為酶固定平臺為天然酶，有機體酶，納米酶和多酶系統(tǒng)提高穩(wěn)定性和可循環(huán)使用性（圖1），闡述了MOF與不同種酶之間的相互作用對于其固定效率及酶的穩(wěn)定性和效率的影響。另一方面文章也總結了MOF本身作為數(shù)種仿生酶的研究進展。此外，文章描述了由MOF本身特性或其功能化的修飾產生的智能的催化劑系統(tǒng)在其他領域的應用，拓寬了MOF-生物催化劑的應用場景。
圖1：MOF解鎖生物催化的新潛力
文章的最后指出了MOF-生物催化劑在現(xiàn)階段存在的一些瓶頸和待解決的問題，如更簡便溫和的合成工藝來促進其工業(yè)化的進程，介孔結構的新MOF促進催化過程中物質運輸，更多樣的仿生酶來拓展其應用等。
論文信息： Metal–Organic Frameworks as a Versatile Materials Platform for Unlocking New Potentials in Biocatalysis Jian Liu, Jieying Liang, Jueyi Xue, Kang Liang* Small DOI : 10.1002/smll.202100300
