本文档属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告：
作者及研究机构
本研究的作者包括Gangfeng Ouyang、Guosheng Chen、Siming Huang、Xiaoxue Kou、Songbo Wei、Shuyao Huang、Shuqi Jiang、Jun Shen和Fang Zhu。研究主要由中山大学化学学院生物无机与合成化学教育部重点实验室以及中山大学附属孙逸仙纪念医院放射科完成。该研究发表在《Angewandte Chemie International Edition》期刊上，并以“Accepted Article”的形式在线发布，最终版本将在后续正式出版。
学术背景
本研究属于生物材料与金属有机框架（Metal-Organic Frameworks, MOFs）交叉领域。MOFs是由无机金属离子与有机配体通过强键连接形成的多孔材料，广泛应用于气体存储、催化和分离等领域。近年来，MOFs被用作保护性网络，用于固定功能性生物大分子（如DNA、蛋白质和酶），以提高其在存储和操作条件下的稳定性。然而，传统的方法通常需要将生物大分子浸渍到预先合成的材料中，面临加载效率低、结构限制和孔径限制等挑战。因此，本研究旨在开发一种高效且通用的策略，能够在MOFs中无损封装生物大分子，并保持其天然构象和生物活性。
研究目标
本研究的目标是提出一种基于氨基酸（amino acid）加速的仿生策略，用于在MOFs中高效封装或共封装多种蛋白质和酶，并验证其在生物存储、酶级联反应和生物传感中的应用潜力。
研究流程
1. 策略设计与验证
- 研究团队提出了一种名为“氨基酸加速的一锅封装（Amino Acid-Boosted One Pot Embedding, AAOPE）”的策略。该策略的核心是通过半胱氨酸（cysteine, Cys）与蛋白质的自我组装，加速蛋白质周围的预成核簇形成，从而在MOFs中快速封装生物大分子。
- 选择低细胞毒性的MOFs材料ZIF-8（沸石咪唑酯框架-8）作为模型，验证该策略的可行性。ZIF-8由Zn²⁺与2-甲基咪唑（2-methylimidazole, Mim）配位形成。
- 通过对比实验，验证了AAOPE策略在几分钟内即可完成封装，而传统方法在无Cys的情况下需要数小时甚至数天。
蛋白质封装实验
生物活性与稳定性测试
生物存储与酶级联反应应用
主要结果
1. 高效封装
- AAOPE策略在几分钟内实现了蛋白质的高效封装，封装效率高达97%，显著高于传统方法。
- 该策略对蛋白质表面电荷无依赖性，适用于多种蛋白质和酶。
结构保持性与生物活性
应用验证
结论与意义
本研究提出了一种基于氨基酸加速的仿生策略，能够在MOFs中高效封装生物大分子，并保持其天然构象和生物活性。该策略具有高效、通用和无损的特点，为生物医学、催化和传感领域提供了新的技术平台。其科学价值在于解决了传统方法中加载效率低和结构限制的问题，应用价值在于为生物存储、酶级联反应和生物传感提供了高效的解决方案。
研究亮点
1. 高效封装策略：AAOPE策略在几分钟内实现了蛋白质的高效封装，显著提高了加载效率。
2. 通用性与无损性：该策略对蛋白质表面电荷无依赖性，适用于多种生物大分子和MOFs材料。
3. 严苛条件下的稳定性：封装在MOFs中的酶在高温、蛋白酶和化学试剂条件下仍能保持高活性。
4. 多功能应用：该策略在生物存储、酶级联反应和生物传感中展现出广泛的应用潜力。
其他有价值的内容
本研究还验证了AAOPE策略在其他MOFs（如HKUST-1）中的适用性，并探索了其在纳米颗粒封装中的应用，进一步扩展了该策略的应用范围。