剛得諾獎的成果，被做成“生物制造芯片”了！

今年的諾貝爾化學獎，被頒給了金屬有機框架材料（MOFs）。

這是一種被稱為“分子級積木”的材料，由金屬中心和有機配體構成的具有周期性網絡結構的多孔材料，擁有極高的比表面積和可設計的孔道結構。

MOFs的用途極其廣泛，不僅適合封裝、捕獲、篩分或儲存分子，還能通過結構調控賦予材料特定功能，在催化、吸附、分離和純化等領域都獲得了應用成果。

而在生物制造領域，MOFs在酶封裝、電催化以及藥物遞送等領域均有成果誕生，部分已經成功孵化至商業化階段。

在下文中，我們著重介紹了中國團隊利用MOFs實現的生物制造相關成果，共同見證生物制造的無限可能性。

為生物制造芯片 打造“外骨骼”

酶素有“生物制造芯片”之稱，其具有反應條件溫和、效率高、立體和區域選擇性強、污染少等特點，在食品、醫藥、紡織、洗滌劑、造紙和農產品加工等方面具有廣泛的應用。

數據顯示，2024年全世界酶市場規模約140億美元，而其下游產業產值可達數十倍甚至數百倍。

天然酶功能強大，卻極其脆弱，三維結構極易受到溫度、pH、溶劑等環境條件的影響而失活，在廣泛工業場景中的大規模應用長期受到限制。

而如今，生物制造領域有一種名為“MOFs原位封裝酶”的技術，讓MOFs像“分子籠子”一樣精準包裹酶分子，為其提供穩定且可呼吸的微環境。

這一突破使酶的活性得以長期保持，同時獲得了抗高溫、耐有機溶劑等新特性。

在藥品遞送領域，MOFs材料是頗具潛力的藥物載體，能實現藥物在體內緩釋的效果，也可以靶向遞送藥物，良好的生物可降解性還減輕了對潛在毒性的擔憂。

武漢大學田間教授團隊就在論文中構筑了一種具有耐酸性能的MOFs材料，可克服口服胰島素的腸上皮屏障，并有效提高大鼠口服胰島素的生物利用度。

運用細菌進行藥物遞送也要使用到MOFs，使用其封裝細菌能夠改善細菌的生物穩定性和靶向性，將藥物負載在細菌表面上。

除此之外，北京化工大學譚天偉院士團隊還發現MOFs高度可調控和多孔的結構也在電催化CO2還原領域展現出巨大的潛力。

該領域也有AI成果，韓國科學技術院（KAIST）的研究人員提出了一種AI系統ChatMOF，可用于預測和生成MOF，搜索準確率高達96.9%，預測準確率高達95.7%

人工智能 加持諾獎級成果

MOFs進行酶原位封裝的科學家之一。

商業化方面，合成生物企業合成紀元創始人清華大學化學工程系戈鈞教授，是國際上最早提出并實現利用

該公司利用該技術建立了酶元件智能設計與封裝平臺CatalEditor?，突破了天然酶的功能極限，讓生物催化拓展至紡織功能材料、碳捕集、塑料降解等前沿方向。

在生物領域之外，我國企業浙江汶納新材料與杭州維楨新材料也已實現多款MOF粉體、涂覆隔膜及新型固態電解質膜的產品化，并完成相關產品的驗證與定型。