王津在Chemical Science上发表的论文被选为HOT article！

近日，我组博士研究生王津在Chemical Science上发表的论文“Enzyme-loaded Fe³⁺-doped ZIF-90 particles as catalytic bioreactor hybrids for operating catalytic cascades”被期刊选为HOT article。以下是该论文的简介：

使用金属有机框架(metal-organic frameworks, MOFs)材料包封生物分子是一个非常有趣的科研话题，该策略为可回收生物催化剂的制造和通过MOF材料的刺激-响应控制生物分子释放的设想提供了可行的路径。然而，由于许多MOF是在高温和有机溶剂下合成的，因此在合成过程中，被包封的生物分子往往因此失去活性。作为MOF家族的重要成员，沸石咪唑盐框架(zeolitic imidazolate framework, ZIF)由于良好的生物相容性及其在室温水溶液中合成的温和条件，成为生物分子包封的理想材料。例如，ZIF-8为酶、抗体、蛋白质药物、DNA的包封提供了一个通用的基质。尽管如此，该材料在酸性条件下不稳定、自身缺乏催化活性以及表面功能化位点匮乏等缺点限制了对其进一步地改性开发。

针对此，本课题组与以色列耶路撒冷希伯莱大学化学研究所Itamar Willner院士课题组，合作开发了一种以Fe³⁺掺杂的ZIF-90为基质材料包封多种酶的生物反应器。相关成果以“Enzyme-loaded Fe³⁺-doped ZIF-90 particles as catalytic bioreactor hybrids for operating catalytic cascades”为题在国际学术期刊Chemical Science 上(DOI: 10.1039/d5sc01972a)发表。全文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/sc/d5sc01972a。江苏大学环境与安全工程学院张祯教授课题组博士研究生王津为论文的第一作者。张祯教授、陈兴华博士、Itamar Willner教授为通讯作者。

研究的主要内容

本研究引入了掺杂Fe³⁺的ZIF-90颗粒作为功能框架，用于组装生物催化剂/纳米酶复合材料，作为催化级联操作的纳米反应器。纳米反应器的重要功能特征如下：(i) Fe^3+-ZIF-90颗粒显示出过氧化物酶样活性；(ii) 颗粒的多孔结构及其在室温下水相环境中的合成，使得多酶系统在颗粒中实现高负载包封而不影响其活性；(iii) 框架内部双酶体系与框架的过氧化物酶样活性的耦合使得三级催化剂级联得以实现；(iv) 作为被整合在同一结构内部的级联体系，这一多孔框架克服了分散催化系统中存在的扩散障碍，从而极大地提高了级联催化效率；(v) 应用AChE/ChOx/Fe³⁺-ZIF-90三级催化剂级联体系，开发了一种针对AChE抑制剂的传感监测系统，从而为相关危险化学品的监测提供了一个平台。将酶包封到金属离子掺杂的ZIF中以产生基于催化纳米酶的框架系统的概念可以扩展到许多其他酶、纳米颗粒以及金属离子掺杂剂。此外，ZIF-90所具有的醛类官能团，可以为适配体或抗体等化学功能分子提供锚定位点。这种混合结构体系有望为传感监测和医疗应用提供优越的系统平台。

图1：Fe³⁺-ZIF-90的合成、表征及催化性能测试。（来源：Chemical Science）

图2：GOx-loaded Fe³⁺-ZIF-90的合成、表征及催化性能测试。（来源：Chemical Science）

图3：β-Gal/GOx-loaded Fe³⁺-ZIF-90的合成、表征及催化性能测试。（来源：Chemical Science）

图4：AChE/ChOx-loaded Fe³⁺-ZIF-90的合成、表征及催化性能测试。（来源：Chemical Science）

图5：AChE/ChOx-loaded Fe³⁺-ZIF-90体系对不同浓度AChE抑制剂的信号响应（来源：Chemical Science）