“Yolk-shell”结构中高效双酶级联催化体系的构筑

摘要

合成了一种生物-无机杂化材料ZIF-8@GOx-CPO@ZIF-8，该材料以具有“蛋黄-壳（Yolk-shell）”结构的金属有机框架（MOF）为载体，将葡萄糖氧化酶（GOx）和氯过氧化物酶（CPO）封装在不同隔离空间中构建了双酶纳米反应器.“Yolk-shell”结构可为封装的酶提供纳米邻近效应，GOx催化底物原位生成的H₂O₂可启动相邻的CPO催化反应，有效减少了反应物的扩散阻力和H₂O₂的分解和逃逸，同时避免了两种酶催化反应的相互影响.与均相缓冲液中的游离酶相比，ZIF-8@GOx-CPO@ZIF-8的级联催化效率更高.由于MOF的屏蔽效应，酶的热稳定性和有机溶剂耐受性显著提高.“Yolk-shell”结构还可有效抑制材料重复使用过程中酶分子的泄漏，经过20次重复使用后，ZIF-8@GOx-CPO@ZIF-8仍可保持初始级联催化效率的72%.将ZIF-8@GOx-CPO@ZIF-8双酶级联反应生成的HClO应用于偶氮染料的高效脱色和水果保鲜.在1 mg/mL ZIF-8@GOx-CPO@ZIF-8水溶液中，橙黄G（0.3 mmol/L）在15 min内可完成脱色（脱色率>98%）.在新鲜草莓的杀菌保鲜实验中，ZIF-8@GOx-CPO@ZIF-8也显示出良好效果.ZIF-8@GOx-CPO@ZIF-8双酶级联催化体系具有高效、稳定、温和及绿色的特点，极具应用潜力.

关键词

“Yolk-shell”结构 / 氯过氧化物酶 / 葡萄糖过氧化物酶 / 双酶级联催化