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近年來(lái)，一類(lèi)新型多孔材料--- 配位聚合物【也稱(chēng)金屬有機(jī)骨架（MOFs）】的研究得到迅猛發(fā)展， 已成為化學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，正從基礎(chǔ)研究過(guò)渡到實(shí)際應(yīng)用。這類(lèi)材料具有晶態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，    容易可控合成，比表面積大，孔隙率高，結(jié)構(gòu)多樣可調(diào)，性能獨(dú)特，在吸附、分離、催化等領(lǐng)域具有極    大應(yīng)用前景。我們發(fā)展了這類(lèi)材料的設(shè)計(jì)合成方法，對(duì)其性能進(jìn)行了有效調(diào)控，獲得了多例具有良好穩(wěn)    定性和特殊孔性質(zhì)的新    MOFs，這些材料在氣體分離、氫氣和甲烷儲(chǔ)存、成膜及膜分離、綠色催化等方面表現(xiàn)出良好的性質(zhì)，具有極大應(yīng)用開(kāi)發(fā)價(jià)值。應(yīng)用開(kāi)發(fā)價(jià)值應(yīng)用開(kāi)發(fā)價(jià)值應(yīng)用開(kāi)發(fā)價(jià)值

開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)單的合成策略，制備具有高活性的酶@MOFs生物雜交材料。該方法的關(guān)鍵在于添加了能夠作為“形貌調(diào)制器”的聚多肽-聚谷氨酸（γ-poly-L-glutamic acid, PLGA)。PLGA是一種陰離子生物聚多肽，不僅可通過(guò)靜電組裝方式調(diào)控酶的表面電荷進(jìn)而加速酶@ZIF-8雜交材料的形成，而且PLGA直鏈上豐富的羧基基團(tuán)可與金屬離子競(jìng)爭(zhēng)配位，原位裁剪出具有不同形貌和孔徑尺寸的酶@ZIF-8納米結(jié)構(gòu)（圖1A）。研究表明不同的納米結(jié)構(gòu)對(duì)于雜交材料的活性有重要影響，其中設(shè)計(jì)的介孔2D酶@ZIF-8納米片結(jié)構(gòu)由于具有更短的底物擴(kuò)散路徑和更大的孔道尺寸，極大提高酶活性位點(diǎn)的利用率，因此得到的MOFs雜交材料具有優(yōu)異的生物活性。基于提出的合成策略，研究人員還建立一個(gè) MOFs“人造細(xì)胞”，通過(guò)酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)模擬細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（圖1B）。該人造細(xì)胞對(duì)葡萄糖具有雙重光學(xué)（熒光和比色信號(hào)）響應(yīng)，兩種光學(xué)信號(hào)都與葡萄糖濃度成正比，并且在兩個(gè)互補(bǔ)的濃度范圍內(nèi)靈敏。

提出一種半胱氨酸增強(qiáng)的仿生封裝策略，可快速、高效地將不同表面化學(xué)性質(zhì)的蛋白質(zhì)和酶封裝在MOFs內(nèi)。這種增強(qiáng)的封裝策略靈感來(lái)源于生物體內(nèi)金屬巰基蛋白對(duì)金屬離子的富集作用，半胱氨酸，聚乙烯吡咯烷酮和蛋白質(zhì)形成類(lèi)似于金屬巰基蛋白模型的自組裝體可促進(jìn)金屬離子在蛋白質(zhì)周?chē)患铀費(fèi)OFs的預(yù)先成核 。研究發(fā)現(xiàn)封裝的蛋白質(zhì)和酶可維持其自然構(gòu)象，而MOFs保護(hù)層對(duì)酶的緊密結(jié)構(gòu)限制作用可大大提高酶在極端環(huán)境下（e.g. 水解試劑、高溫和化學(xué)溶劑等）的生物活性。最后，這種仿生的封裝策略在生物儲(chǔ)存、酶級(jí)聯(lián)催化和生物傳感等多方面的應(yīng)用也得到驗(yàn)證。

化學(xué)學(xué)院歐陽(yáng)鋼鋒教授團(tuán)隊(duì)揭示封裝模式是如何影響酶@MOFs的生物功能，并提供一種新的策略可制備具有高生物活性的酶@MOFs材料。研究人員以6種工業(yè)用途廣泛的酶為模型（括葡萄糖氧化酶(GOx)、細(xì)胞色素C (Cyt C)、辣根過(guò)氧化物酶(HRP)、過(guò)氧化氫酶(CAT)、尿酸氧化酶(UOx)和乙醇脫氫酶(ADH)），研究了它們?cè)环庋b于ZIF-8空腔后的活性轉(zhuǎn)化。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)部分酶可保持較高的生物活性，但另一部分酶活性則嚴(yán)重下降甚至完全失活。接著，研究人員通用過(guò)系統(tǒng)的表征手段發(fā)現(xiàn)酶的活性轉(zhuǎn)化與其封裝模式密切相關(guān)：1）在基于酶誘導(dǎo)ZIF-8成核驅(qū)動(dòng)的快速封裝模式中，得到的酶@ZIF-8保持較高的生物活性；2）在ZIF-8自然成核的共沉淀緩慢封裝模式中（此過(guò)程中酶不參與ZIF-8成核），由于過(guò)量配體（2-甲基咪唑）的去折疊效應(yīng)和競(jìng)爭(zhēng)配位，得到的酶@ZIF-8趨向于失活（圖1A）。有趣的是，這兩種封裝模式與酶的表面電荷性質(zhì)有關(guān)。研究人員通過(guò)酶表面氨基酸殘基的化學(xué)修飾調(diào)節(jié)酶的表面電荷，可實(shí)現(xiàn)酶@ZIF-8封裝方式的有效調(diào)控，進(jìn)而改善酶@MOFs的生物活性。接著，研究人員探討了改善后的酶@MOFs（Cyt C-A@ZIF-8和HRP-A@ZIF-8）在生物傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。我們首先可以利用Cyt C-A@ZIF-8和HRP-A@ZIF-8對(duì)H2O2進(jìn)行可視化傳感。谷胱甘肽(GSH)是一種生物硫醇，與糖尿病、肝病、白內(nèi)障、阿爾茨海默病和帕金森病等多種病癥相關(guān)。H2O2可氧化GSH進(jìn)而影響酶@MOFs的H2O2傳感性能(圖1B)。鑒于這一原理，我們建立了一種GSH的可視化酶@MOFs傳感平臺(tái)，并具有較高的檢測(cè)靈敏度和較寬的線性范圍（圖1C）。與單酶催化相比，多酶催化級(jí)聯(lián)反應(yīng)是生物體內(nèi)一類(lèi)重要的化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程，在生物信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和代謝途徑中起著關(guān)鍵作用。研究人員將多種酶（GOx和HRP）共封裝于MOFs（簡(jiǎn)稱(chēng)ECMN，圖1D），模擬細(xì)胞內(nèi)級(jí)聯(lián)催化過(guò)程；同時(shí)，可以通過(guò)調(diào)控酶的封裝模式，提高ECMN的級(jí)聯(lián)催化性能（圖1E），并實(shí)現(xiàn)葡萄糖的高靈敏、可視化檢測(cè)? 此外，研究團(tuán)隊(duì)從封裝策略及應(yīng)用兩方面總結(jié)了酶@MOFs的最新研究進(jìn)展：重點(diǎn)介紹了MOFs孔徑結(jié)構(gòu)和酶生物界面與金屬離子的相互作用對(duì)酶封裝效率的影響及影響酶活性轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵因素；并展示了酶@MOFs在生物傳感、催化和納米催化治療等領(lǐng)域的前沿應(yīng)用。

本發(fā)明公開(kāi)了一種巰基改性磁性 MOFs 吸附劑及其方法和應(yīng)用，其制備方法包括如下步驟:(1)采件溫和，成本低廉、操作簡(jiǎn)便;本發(fā)明制備的磁性 MOFs 吸附劑對(duì)水體中金屬離子的去除具有吸附速度 快、吸附容量大、選擇性好等優(yōu)勢(shì)。

本發(fā)明公開(kāi)了基于同時(shí)封裝靶物質(zhì)并合成具有氧化還原活性MOFs的制法，選用亞甲基藍(lán)作為有機(jī)靶分子，通過(guò)一鍋法在合成MOFs的同時(shí)將亞甲基藍(lán)封裝在內(nèi)，得到亞甲基藍(lán)修飾的ZIF-8，克服上述MOFs材料不具有電傳導(dǎo)能力的缺陷，本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，快速、成本低，制備產(chǎn)物可對(duì)多巴胺進(jìn)行準(zhǔn)確、靈敏、簡(jiǎn)便、快捷的探測(cè)，為生物檢測(cè)、化學(xué)分析等領(lǐng)域的研究提供了一種新的發(fā)展方向。金屬有機(jī)框架材料（MOFs）是一類(lèi)由金屬離子(簇)與有機(jī)橋聯(lián)配體連接而成的具有納米孔穴的超分子晶體材料。有著很多優(yōu)異特點(diǎn)：比表面積超大，孔徑和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以調(diào)控，熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性很好，因此，金屬有機(jī)框架材料比其他材料有著廣闊的發(fā)展前景。可以調(diào)控的孔徑以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使得金屬有機(jī)框架材料在生物、化學(xué)傳感方面有著廣闊的應(yīng)用前景，此外，人們已經(jīng)研究了金屬有機(jī)框架材料在催化劑、氣體儲(chǔ)存、吸附與分離、藥物緩釋等諸多方面的應(yīng)用。