将酶封装在具有双重热保护的金属-有机框架中，用于可生物降解塑料的熔融加工

《Macromolecules》：Encapsulation of Enzymes in Metal–Organic Frameworks with Dual Thermal Protection for Melt Processing of Self-Biodegradable Plastics

双温保护机制通过水合金属有机框架（MAF-7）的分子限域和热绝缘作用，使蛋白酶K在170℃热处理10分钟后仍保持70%催化活性。该保护机制有效延长了生物可降解PLA复合材料的热稳定性，实现84天内70%重量损失，并近乎完全水降解。该策略可推广至其他酶，为开发可热加工、自降解的塑料提供新方法。

　　

将解聚酶嵌入可生物降解塑料中，为开发无需外部生物刺激即可自行降解的自生物降解材料提供了一种有前景的策略。然而，这类材料的可规模化熔融加工过程受到酶本身热脆弱性的根本限制。在这里，我们报道了一种双重热保护机制，该机制结合了分子限制和热绝缘作用，利用亲水性金属氮杂酸盐框架（MAF-7）来提高酶在熔融加工过程中的稳定性。蛋白酶K（pro K）通过一步合成被封装在MAF-7中，其中的中孔结构限制了酶的活动并形成了一个热绝缘的微环境。这种保护作用保持了酶的二级和三级结构，使得pro K@MAF-7在170°C下加热10分钟后仍能保留70%的催化活性。MAF-7在疏水性聚乳酸（PLA）熔体中的未填充孔隙确保了有效的保护作用，由此制成的pro K@MAF-7/PLA复合材料在170°C下通过挤出和热压加工后表现出显著加速的水解反应：84天后重量损失了70%，并在水溶液中几乎完全降解。同样的保护机制也适用于脂肪酶PS。这项工作建立了一种通过金属有机框架（MOF）辅助的酶限制和分子级热管理方法，用于制备可熔融加工的自生物降解塑料。