武汉大学蔡韬团队在人工光合辅酶再生领域取得新突破

（通讯员化苑）近日，武汉大学化学与分子科学学院蔡韬团队在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）发表了题为“ConjugatedMicroporousPolymersBearingPoly(acrylic acid)Brushes:Site-SpecificRhodiumImmobilization forEfficient andEnzyme-CompatiblePhotocatalytic NADHRegeneration”的研究论文。该研究基于共轭微孔聚合物(CMPs)开发新型光催化体系，成功解决光驱动辅因子NADH再生中长期存在的电子传递效率低和酶失活等关键技术瓶颈，为酶-光催化剂杂化体系构建提供新思路，实现了人工光合作用领域的重要突破。武汉大学为该论文唯一署名单位，副研究员蔡韬为唯一通讯作者，学院2024级硕士研究生董子扬为第一作者，2024级本科生方林轩为第二作者。

在人工光合作用中，NADH/NAD⁺作为“电子货币”连接光催化与酶催化两大模块，但外源性高成本辅酶补充和低再生效率长期制约该领域发展。为实现具有生物活性的1,4-NADH选择性再生，铑配合物(Rh*)常被用作氧化还原介体，但传统可溶性Rh*存在电子转移距离长、易致酶失活等缺陷。将Rh*锚定于光催化剂表面可缩短电子路径并减轻酶损伤，但一般光催化材料仍面临水分散性、电荷转移和酶兼容性挑战。

研究团队创新地在CMPs表面接枝聚丙烯酸(PAA)聚合物刷，构建cPTT-P-Rh*体系，实现功能集成：亲水刷赋予材料优异水分散性与稳定性；刷层提供稳定锚定位点，通过静电作用固定Rh*，防止游离物种引发酶失活；刷结构作为导电通路促进电子传递，同时物理屏蔽光生空穴，保护酶活性。

实验结果显示，在仅有10 W 460 nm LED低功率光照下，该体系15分钟内实现87.7%的NADH再生转化率，专一生成1,4-NADH异构体，周转频率(TOF)达93.3 h^-1，居同一条件下文献报道最高水平。催化后酶活性保留率达76.8%，圆二色谱证实酶蛋白二级结构未受损；催化剂循环7次后仍保持61.1%活性。团队进一步将该体系与谷氨酸脱氢酶耦合，高效生产L-谷氨酸，验证了实际应用潜力。该研究通过聚合物刷设计，将固定化、电子传递与酶保护功能集成于一体，为人工光合系统辅酶再生提供新范式，推动可持续光生物催化迈向实用化。

该研究获得了国家自然科学基金基础科学中心项目的经费支持。武汉大学科研公共服务条件平台、化学与分子科学学院大型仪器平台为此工作的开展提供了大力支持。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.8631704