基于MOFs材料的生物大分子封裝研究新進展發表于《Angew. Chem. Int. Ed.》

        功能性生物大分子（e.g. DNA、蛋白質的酶等）的固定可有效地提高生物大分子的生物活性和穩定性, 并有助于模拟和控制生物催化反應的進程。金屬有機框架（Metal-Organic Frameworks, MOFs）是一種是由有機配體和金屬離子或團簇通過配位鍵自組裝形成的具有分子内孔隙的有機-無機雜化材料，具有比表面積高、孔徑可調、組分多樣、表面易功能化等諸多優點，是生物大分子固定的理想載體。

圖1. （A）金屬巯基蛋白富集金屬離子的示意圖；（B）半胱氨酸增強的仿生封裝原理

         由于生物大分子易于降解和變性，目前基于MOFs的固定策略通常需要預先對MOFs孔道進行合理的設計，通過滲透的方式将生物大分子固定于預先合成的MOFs孔道。這種常用的固定策略存在：1）加載效率低；2）構象限制弱和3）依賴孔道尺寸等缺點。從頭合成的“一鍋封裝”策略（如仿生礦化）可有效地克服上述的缺點，但生物大分子的表面化學性質影響MOFs在蛋白質周圍的預先成核，決定了封裝的成功率。當今，發展對生物大分子具有普遍适用性的高效封裝方法仍是挑戰。

        鑒于此，太阳集团1088vip歐陽鋼鋒教授及其團隊提出一種半胱氨酸增強的仿生封裝策略，可快速、高效地将不同表面化學性質的蛋白質和酶封裝在MOFs内。這種增強的封裝策略靈感來源于生物體内金屬巯基蛋白對金屬離子的富集作用，半胱氨酸，聚乙烯吡咯烷酮和蛋白質形成類似于金屬巯基蛋白模型的自組裝體可促進金屬離子在蛋白質周圍富集，加速MOFs的預先成核 （圖1）。研究發現封裝的蛋白質和酶可維持其自然構象，而MOFs保護層對酶的緊密結構限制作用可大大提高酶在極端環境下（e.g. 水解試劑、高溫和化學溶劑等）的生物活性。最後，這種仿生的封裝策略在生物儲存、酶級聯催化和生物傳感等多方面的應用也得到驗證。相關研究成果以“A Convenient and Versatile Amino Acid‐Boosted Biomimetic Strategy for Nondestructive Encapsulation of Biomacromolecules within Metal−Organic Framework”為題發表在知名學術期刊Angew. Chem. Int. Ed.上（Guosheng Chen, Siming Huang, Xiaoxue Kou, Songbo Wei, Shuyao Huang, Shuqi Jiang, Jun Shen, Fang Zhu and Gangfeng Ouyang*. Angew. Chem. Int. Ed. 10.1002/anie.201813060），論文第一作者為陳國勝博士後，通訊作者為歐陽鋼鋒教授。

        該研究工作得到了國家自然科學基金（21225731, 21477166, 21527813, 21677182 和21737006）等項目的資助。

        論文鍊接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201813060