绿色高效的多巴胺/巨型碳酸酐酶涂层的制备，用于直接捕获空气中的二氧化碳

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：Green and Efficient Fabrication of Polydopamine/Mega-Carbonic Anhydrase Coatings for Direct Air CO2 Capture

碳ic酶固定化技术提升CO?捕获效率，采用聚多巴胺-铁离子涂层策略将纳米级SazCA-Fe复合物稳定负载于多孔镍泡沫，实现10次循环后活性保留82.5%，并显著延长酶寿命。集成微藻系统使CO?固定率提升60%，生物质增加58%，为空气碳中和技术提供新范式。

　　

碳酸酐酶（CA）在应对不断上升的大气二氧化碳（CO₂）水平方面具有巨大潜力；然而，其稳定性较差、纯化成本高昂且难以回收利用，这些因素限制了其应用。本文提出了一种新颖的一步法多巴胺（PDA）-Fe²⁺涂层技术，用于固定一种名为“mega-CA”的纳米级酶——即纳米尺寸的SazCA-铁蛋白组装体（nsSazCA-F），该组装体具有极大的尺寸（21 nm × 21 nm × 21 nm）和超高的分子量（1224 kDa）。通过利用低浓度的Fe²⁺促进多巴胺在多孔镍泡沫（NF）上的聚合，成功制备出了具有层次结构的多孔PDA-Fe²⁺-nsSazCA-F@NF涂层。该涂层在经过10次重复使用后仍保持了82.5%的活性，并且在30°C和pH 8.0的条件下，其半衰期显著延长至70.7 ± 3.9天（相比游离酶提高了55%）。此外，还开发了一种集成的PDA-Fe²⁺-nsSazCA-F@NF涂层与小球藻（Chlorella）的系统，用于直接捕获空气中的CO₂：该系统使小球藻的生物量增加了58%，CO₂固定速率提高了60%，为实现空气碳中和提供了一种新途径。所提出的方法为高效固定“巨型酶”提供了有前景的解决方案，为清洁生产和可持续碳循环技术带来了新的思路。