研究開發“自旋工程”調控納米酶活性新策略

　　中國科學院生物物理研究所范克龍研究團隊、西安交通大學張明真研究團隊及合作者受天然漆酶多銅活性中心的啟發，提出了一種“自旋工程”策略，通過精準調控二維金屬有機框架（MOF）納米酶中銅的自旋態，成功打破了活性與選擇性的制約關系，實現了木質素的高效定向降解，并據此開發出一種高性能、環保的木質素基環氧粘合劑。相關論文11月26日發表于《先進材料》。

　　木質素是自然界中儲量最豐富的可再生芳香族聚合物，也是植物細胞壁的核心結構成分。然而，天然木質素結構復雜且頑固，傳統的化學降解方法往往條件苛刻、能耗高且選擇性差。納米酶作為一種具有類酶催化活性的納米材料，為木質素的綠色降解提供了極具潛力的新途徑。

　　研究團隊首先制備了二維銅基MOF（COHB），并利用氧化還原處理和配體交換策略，構建了一系列具有不同銅自旋態的納米酶衍生物。結合密度泛函理論計算與電子順磁共振等實驗表征，研究揭示了銅自旋磁矩與漆酶樣活性之間呈現顯著的"火山型"構效關系。優化后的最佳納米酶成功模擬了天然漆酶的多自旋協同催化機制，其最大反應速率是天然漆酶的70倍，比活力提升了5.14倍。

　　研究團隊進一步開發了從木質素降解到粘合劑制備的一體化路徑。實驗結果表明，該粘合劑在木材粘接中表現出優異的機械性能，其剪切強度顯著優于商業化酚醛樹脂和環氧樹脂，且完全無甲醛釋放。

　　該研究不僅驗證了通過“自旋工程”調控納米酶活性的可行性，為高效納米酶的理性設計提供了新視角，更為木質素的高值化利用和綠色、高性能木材粘合劑的開發提供了一條具有重要轉化潛力的技術路線。