酶的固定化研究具有重要意義和實(shí)用價(jià)值。在已報(bào)道的研究工作中，酶反應(yīng)器的固定基質(zhì)大多具剛性骨架，但不具備刺激-響應(yīng)特性，因此，如何開發(fā)具有仿細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的聚合物類軟基質(zhì)骨架的酶反應(yīng)器及如何提升這類酶反應(yīng)器的酶解效率仍然是酶固定化研究所面臨的極大挑戰(zhàn)。
近日，中國科學(xué)院化學(xué)研究所齊莉研究員課題組在前期研究基礎(chǔ)上（氧化還原響應(yīng)聚合物囊泡型酶反應(yīng)器及其細(xì)胞表面黏附監(jiān)測，Anal. Chem. 2022, 94, 11807），構(gòu)建了具溫度/UV雙刺激-響應(yīng)特性的聚合物囊泡型酶反應(yīng)器（圖1），DC89PC-P(S-M-NIP)@GOx及DC89PC-P(S-M-NIP)@β-Gal，實(shí)現(xiàn)了酶促反應(yīng)效率的調(diào)控，該級聯(lián)反應(yīng)僅需溫度及UV光照介導(dǎo)，即可將底物β-半乳糖高效轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的產(chǎn)物葡萄糖和H2O2，反應(yīng)條件溫和且具有極好的底物選擇性。
圖1. 聚合物囊泡自組裝及所構(gòu)建的酶反應(yīng)器的雙敏特性示意圖。
所構(gòu)建的嵌段比不同的雙敏聚合物囊泡型酶反應(yīng)器均對底物表現(xiàn)出良好的催化特性。與無UV光照-25℃時(shí)的酶促反應(yīng)速率（Vmax）相比，基于UV光照及反應(yīng)溫度為37℃的酶級聯(lián)反應(yīng)的Vmax提升了10倍，基此佐證了該聚合物囊泡型酶反應(yīng)器的應(yīng)用價(jià)值（圖2）。在反應(yīng)機(jī)理研究中發(fā)現(xiàn)：通過改變UV光照及反應(yīng)溫度可調(diào)控囊泡表面聚合物鏈的形貌從“舒展態(tài)”變?yōu)椤熬砬鷳B(tài)”，進(jìn)而調(diào)控囊泡表面的孔的大小，基此產(chǎn)生的微納孔限域效應(yīng)可顯著提升酶解效率。
圖2. 基于所構(gòu)建的酶反應(yīng)器的級聯(lián)反應(yīng)及其Vmax變化示意圖。
論文信息
Fabrication of Dual-Stimuli-Responsive Polymer Vesicles for Regulation of Enzymolysis Efficiency in A Cascade Reaction
Ass.?Prof. Juan Qiao, Qian Ma, Cheng Cheng, Prof. Li Qi
論文的第一作者及共一作者分別是中國科學(xué)院化學(xué)研究所的喬娟副研究員及聯(lián)培碩士研究生馬倩。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金的資金支持（22074148, 22274159）。
Chemistry – An Asian Journal
DOI: 10.1002/asia.202300285
