综述：迈向下一代半人工光合作用：生物混合系统的多学科工程

《Chemical Reviews》：Toward Next-Generation Semiartificial Photosynthesis: Multidisciplinary Engineering of Biohybrid Systems

半人工光合作用在生物混合平台（Biohybrids 1.0）推动下快速发展，但光敏剂、微生物和太阳能输入的协同优化仍存在知识缺口。本文系统梳理跨学科策略，涵盖光敏剂设计、微生物工程、能源转化优化及表征方法，探讨Biohybrids 2.0至3.0的演进路径，为构建高效稳定的光合系统提供框架。

　　

在过去的十年中，半人工光合作用取得了显著的进展，这得益于将多种生物系统与合成材料相结合，从而诞生了第一代生物混合平台（Biohybrids 1.0）。尽管之前的综述已经详细研究了整个细胞生物混合系统以及太阳能向化学能转换的基本机制，但在其三个核心组件——光敏剂、微生物伙伴和太阳能输入的合理优化方面仍存在关键的知识空白。这些相互依存的要素共同决定了生物混合平台的效率、稳定性和可扩展性。为填补这一空白，本文提供了关于下一代生物混合平台（Biohybrids 2.0）开发的多学科策略的全面而系统的概述。文章重点介绍了光敏剂设计、微生物选择与工程、能源来源与转换策略、界面控制与优化方面的最新进展，以及先进的表征方法，并总结了日益多样化的应用领域。同时，本文还对当前存在的局限性进行了批判性评估，并提出了面向未来研究的方向，这些方向有望推动生物混合平台向更高水平（Biohybrids 3.0）发展。总体而言，这一综合性视角为设计出稳健、高效且适用于实际应用和工业生产的半人工光合作用系统提供了一个连贯的框架。