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在有氧条件下的光生物催化过程，光催化剂在催化辅因子转化的同时会形成短寿命的活性氧基团，而活性氧对于酶等生物结构来说是有害的，很容易会使酶失活。如何在光生物催化过程中使活性氧无害化的同时保证辅因子转化效率是一个重要的科学问题。近日，复旦大学的张凯课题组与德国马普高分子研究所合作者设计了一种核壳结构纳米光反应器解决了这个问题，并与两种天然酶分别构建了光生物催化体系。生物催化中，酶催化反应被用在温和条件下以高选择性生产合成化合物。然而大部分酶在应用过程中需要辅因子(如NAD+/NADH)的协助，酶将辅因子转化，同时催化产物生成。由于辅因子价格昂贵，因此研究辅因子的高效再生对于酶催化反应意义重大。但光催化剂在有氧条件下，不仅能实现辅因子再生，还会同时生成活性氧，导致酶的失活，从而限制了光催化与酶的结合应用。作者通过设计核壳纳米光反应器，其中有机光催化单元苯并噻二唑集中在反应器核心中，并被介孔外壳包围。这种设计允许辅因子轻松地通过介孔壳扩散到光活性中心，在那里它们可以被光催化快速转化为活性状态。相反，壳通过尺寸排阻，酶与活性光催化核心被物理分离。并且光催化剂的介孔壳被设计成使活性氧从光催化材料中扩散出来的时间足够长，以使活性氧物质回到对酶无害的基态。图1.核壳纳米光反应器与酶组成的光生物催化体系。该纳米光反应器与葡萄糖脱氢酶和甘油脱氢酶分别组成了两个体系，能够在光暗条件循环下，使辅因子NAD+/NADH循环产生，促使酶不断生成产物。整个体系可稳定运行十个循环分钟以上。鉴于其简单绿色的制备方法和优异的性能，该核壳纳米光反应器可广泛应用于不同的酶体系，从而为未来研究相关光生物催化系统铺平了道路。图2.纳米光反应器与(a)葡萄糖脱氢酶和(b)甘油脱氢酶组成光生物催化体系。其中蓝线代表有壳保护的光反应器，红线代表无壳保护的光反应器。这一成果近期发表在JournaloftheAmericanChemicalSociety上，文章的第一作者是魏文欣博士，通讯作者为KatharinaLandfester教授、CalumT.J.Ferguson博士和张凯教授。原文（扫描或长按

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