液滴微反应器在酶促反应中展现出巨大优势,其空间限域效应不仅能减少试剂消耗,还能提升反应速率与选择性。然而,静态操作模式受限于被动扩散的传质机制,导致反应效率提升存在瓶颈。传统搅拌手段虽可改善传质效率,但伴随的机械扰动会诱发微反应器结构失稳并引发交叉污染,限制了其实际应用潜力。
近日,江南大学化学与材料工程学院&合成与生物胶体教育部重点实验室联合香港中文大学化学系、深圳大学化学与环境工程学院联合设计了一种动态旋转的液体弹珠(LiquidMarble)微反应器。团队基于Pickering乳液模板法,成功制备出磁响应蛋白质基胶囊体(Colloidosome),其独特结构可以同步实现磁响应操控(Fe3O4纳米粒子的负载)、高疏水性及酶的固定化。该研究创新性地将葡萄糖氧化酶(GOx)和辣根过氧化物酶(HRP)分别限域于胶囊体壳层与液体弹珠核内,利用旋转磁场驱动微反应器定向运动,使级联反应速率较静态体系显著提升。进一步拓展至水/有机溶剂两相界面催化体系后,脂肪酶催化酯化反应同样显示出了显著的动态传质强化效应。该设计通过非接触式磁控技术规避了机械搅拌导致的结构失稳问题,并实现了精准定位与可控释放。该工作以“RotatingLiquidMarbleMicroreactorsforEnhancedEnzymaticReactions”为题发表在Wiley材料类顶级期刊《AdvancedFunctionalMaterials》(Adv.Funct.Mater.2025,2504193)。江南大学2023级博士研究生蒋伟杰和深圳大学管鑫助理教授为该工作共同第一作者,江南大学蒋航副教授和香港中文大学魏涛教授为该工作通讯作者。
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