近日，上海科技大学的卓联洋研究员、台湾中央大学的谢发坤教授团队和美国波士顿学院的宗家洸教授团队合作，成功利用两步法的机械化学法在数分钟内合成出UiO-66-NH2、Zn-MOF-74及ZIF-8封装β-glucosidase (BGL)、β-galactosidase (β-gal)以及catalase (CAT)三种酶的生物复合材料，使其维持活性并利用材料的孔洞特性抵抗蛋白酶这类大型分子的降解作用（图1）。
图1. 合成示意图
研究者通过粉末X-射线衍射（图2a）证明MOFs在封装酶后依然具有正确的晶体拓谱特征峰。经由聚丙酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）初步确认酶封装于材料中而非吸附于材料表面（图2b），并进一步通过聚焦离子束-扫描电子显微镜及荧光显微镜证明了上述结果。
图2. (a) PXRD光谱 (b) SDS-PAGE (M : 蛋白分子量标准；1 : Free BGL；2 : BGL-on-UiO-66-NH2；3 : BGL@ UiO-66-NH2)
经由酶催化活性试验，研究者证明两步法机械化学合成的生物复合材料相较于溶剂热法及一步法能够极大的维持酶的作用活性（图3），有效减少了温度及有机溶剂对于酶的伤害。
图3. 酶催化活性；溶剂热法(绿)，一步机械化学法(红)，两步机械化学法(蓝)
通过在不同pH值/有无蛋白酶存在的环境进行酶活性测试，研究者发现，UiO-66-NH2这类对酸性有较好稳定性及具有较大材料孔径的MOFs，能在BGL具有最佳催化活性的弱酸性环境持续保持对酶的保护性，使酶免于蛋白酶的降解从而维持其活性（图4）。
图4. 不同环境的相对酶活性
该研究成功研发出新型的酶固定化法，并有效改善传统合成法对于酶活性的损害，为之后酶固定化的应用提供新的可能性。相关工作发表于Nature Communications 上。
来源：x-mol.com
