酶作為有效的催化劑，在環境友好的條件下促進反應的轉化。近年來，生物催化在學術和工業中的應用越來越多，但有些酶需要昂貴的輔因子，如煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NAD(P)H)或黃素，影響了其應用性。光催化為原位輔因子的產生和回收提供了一種經濟性策略。光敏劑（PS）吸收光，使光激發的電子能夠轉移到氧化的輔因子中進行再生。值得注意的是，PS還可用于原位產生各種活性氧（ROS），如過氧化氫（H2O2），其可作為特定酶的共底物。而在這一過程中也需要電子供體（ED）如乙二胺四乙酸（EDTA）或甲醇（MeOH）來完成催化循環。雙功能樹脂用于光生物催化，包括光催化劑和固定化酶，帶來了幾個挑戰，包括有效固定化、保持光催化劑和酶活性以及確保足夠的光穿透。然而，其優點，如集成工藝、可重復使用性、更容易的產品分離和可擴展性的潛力，可能會超過這些挑戰，使雙功能樹脂系統有望用于高效和可持續的光生物催化應用。
在H2O2和鹵化物陰離子（X–）的存在下，被共價錨定的氯過氧化物酶（CiVCPO）能促進次鹵物種（XO–）的產生，然后可以誘導合適的有機底物的親電鹵化。CiVCPO具有良好的特性，穩定性好，可以在廣泛的pH值和溫度范圍內工作，耐受有機溶劑并能長時間保持其活性。有鑒于此，University of Bern的Francesca Paradisi課題組選擇CiVCPO作為模型酶，使用聚合的高內相乳液（PolyHIPE）聚合物設計了一種能夠支持CiVCPO并通過光催化方法原位產生H2O2的雙功能光活性材料，以及它與流動設置的兼容性。
圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.
首先，評估了CiVCPO在不同波長下的光穩定性。
圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.
接下來，作者合成了一系列均勻和非均勻的BTZ和BDP有機光敏材料，并評估了它們在暴露于光下時產生H2O2的能力。
圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.
隨后，為了將CiVCPO固定在pHIPE-BTZ材料上，對其進行了羧基官能團化。
圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.
最后，將CiVCPO酶固定到pHIPE-BTZ上后，它能夠在藍光（456nm）照射和連續流動條件下對四種芳香底物進行溴化。
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圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.
原文標題：Engineering a Dual-Functionalized PolyHIPE Resin for Photobiocatalytic Flow Chemistry
原文作者：Emmanouil Broumidis and Francesca Paradisi*
Angew. Chem. Int. Ed.2024, e202401912
