開發綠色途徑合成金屬骨架材料運用於酵素生物感測與催化的應用

類沸石咪唑骨架材料(Zeolitic Imidazolate Frameworks- ZIFs)是一類具有沸石拓扑 結構的新型金屬有機骨架材料(Metal Organic Frameworks-MOFs)。ZIFs 材料結合 了沸石及MOFs這兩種材料的優點：高的穩定性以及結構和功能的可調性。因此， ZIFs 材料不僅在多孔材料應用領域發展現出誘人的前景,並將會在更廣泛的領域 中發揮重要的作用。目前許多研究小組主要致力於新型拓扑結構ZIFs 材料的合 成以及其在氣體吸附分離，例如二氧化碳甲烷等中的應用或是金屬催化研究。 然而，此材料運用於生化與醫學的研究尚未被廣泛的報導。 此次研究計畫主要還是想延續前一期一年計畫，更進一步完成對 ZIFs 及 MOFs 更深入的研究，並結合生物催化與感測試劑運用。計畫主要是建立在本實 驗室於2013 年所發表之重要文獻-Chem Eur J., 有關於創新水相方法和成類沸石 咪唑骨架-90 (ZIF-90)。著眼於利用水相下合成優勢，在合成過程中將具有催化性 之蛋白酵素包覆進入沸石粒子本體中，讓酵素可以在ZIF 保護膜之下繼續作用。 先期研究結果發現，包覆在粒子中的酵素不僅不會失去其催化活性，同時也可以 透過ZIF 之微孔洞大小性質來篩選反應物，並防止酵素抑制物的作用。其次，藉 由包覆不同的蛋白酵素，例如: Luciferase(螢光素酶)， 可以發展出偵測氧氣分子 的生物感測試劑，但需要借助於不同之MOF 材料，如: Zr-fum MOF。再來，將 前述的兩種蛋白包覆的方式製備MOF 薄膜材料，這將是第一次有MOF 薄膜中 具有催化酵素與螢光酵素的材料，可以結合膜在對分子分離上的優勢又可結合生 物的感測與催化，可將MOF 材料在生物催化與生物感測在工業上更有應用性。