Unlocking of Hidden Mesopores for Enzyme Encapsulation by Dynamic Linkers in Stable Metal‒Organic Frameworks

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作者
Meng Qiao,Youcong Li,Yanqi Li,Mengting Chang,Xing Zhang,Shuai Yuan
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:63 (51) 被引量:6
标识
DOI:10.1002/anie.202409951
摘要

Mesoporous metal-organic frameworks (MOFs) are promising supports for the immobilization of enzymes, yet their applications are often limited by small pore apertures that constrain the size of encapsulated enzymes to below 5 nm. In this study, we introduced labile linkers (4,4',4''-(2,4,6-boroxintriyl)-tribenzoate, TBTB) with dynamic boroxine bonds into mesoporous PCN-333, resulting in PCN-333-TBTB with enhanced enzyme loading and protection capabilities. The selective breaking of B-O bonds creates defects in PCN-333, which effectively expands both window and cavity sizes, thereby unlocking hidden mesopores for enzyme encapsulation. Consequently, this strategy not only increases the adsorption kinetics of small enzymes (<5 nm) such as cytochrome c (Cyt C) and horseradish peroxidase (HRP), but also enables the immobilization of various large-sized enzymes (>5 nm), such as glycoenzymes. The glycoenzymes@PCN-333-TBTB platform was successfully applied to synthesize thirteen complex oligosaccharides and polysaccharides, demonstrating high activity and enhanced enzyme stability. The dynamic linker-mediated enzyme encapsulation strategy enables the immobilization of enzymes exceeding the inherent pore size of MOFs, thus broadening the scope of enzymatic catalytic reactions achievable with MOF materials.
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