美國麻省理工學院研究人員通過模擬光合作用，即植物用來生產(chǎn)糖分的光驅(qū)動過程，設(shè)計了一種可以吸收光并用光來驅(qū)動各種化學反應(yīng)的新型光催化劑。該研究成果15日發(fā)表在《化學》雜志上。

　　這種新型催化劑被稱為生物混合光催化劑，其含有一種采光蛋白，可吸收光并將能量轉(zhuǎn)移到含金屬的催化劑上。然后，這種催化劑利用能量進行反應(yīng)，這些反應(yīng)可用于合成藥物或?qū)U物轉(zhuǎn)化為生物燃料及其他有用的化合物。

　　研究資深作者、麻省理工學院化學副教授加布里埃拉·施勞-科恩表示，光催化可使藥物、農(nóng)用化學品和燃料合成更加高效和環(huán)保。研究表明，新型光催化劑可顯著提高他們嘗試的化學反應(yīng)的產(chǎn)量，且與現(xiàn)有的光催化劑不同，新催化劑可吸收所有波長的光。

　　在之前進行的關(guān)于光催化劑的工作中，研究人員使用一種分子來進行光吸收和催化。該方法有局限性，因為大多數(shù)使用的催化劑只能吸收某些波長的光。為了創(chuàng)建新催化劑，研究人員模擬光合作用并將兩種不同的元素結(jié)合起來：一種用于采集光，另一種用于催化化學反應(yīng)。對于光采集部分，他們使用了一種在紅藻中發(fā)現(xiàn)的被稱為R-植物紅素的蛋白質(zhì)。他們將這種蛋白質(zhì)連接到含釕催化劑上，該催化劑以前曾被單獨用于光催化。

　　聯(lián)合展開研究的普林斯頓大學團隊測試了催化劑在兩種不同類型的化學反應(yīng)中的性能。一種是硫醇—烯偶聯(lián)，將硫醇和烯烴連接起來形成硫醚，另一種是肽偶聯(lián)后用甲基取代剩余的硫醇基團。

　　普林斯頓團隊的研究表明，與單獨的釕光催化劑相比，新的生物混合催化劑可將這些反應(yīng)產(chǎn)量提高十倍。他們還發(fā)現(xiàn)，這些反應(yīng)可在紅光照射下發(fā)生，這是現(xiàn)有光催化劑難以實現(xiàn)的，其對組織的破壞更小，因此有可能用于生物系統(tǒng)。

　　研究人員說，這種改進的光催化劑可被納入上述兩種反應(yīng)的化學過程中。硫醇—烯偶聯(lián)可用于創(chuàng)建蛋白質(zhì)成像、傳感、藥物輸送和生物分子穩(wěn)定性所需的化合物。例如，它可用于合成脂肽，使新設(shè)計的抗原疫苗更容易被吸收。研究人員測試的另一種反應(yīng)是西苯脫硫，它在肽合成中有許多應(yīng)用，包括可用于生產(chǎn)艾滋病治療藥物恩夫韋地。

　　這種類型的光催化劑還可用于驅(qū)動一種被稱為木質(zhì)素解聚的反應(yīng)，有助于從木材或其他難以分解的植物材料中產(chǎn)生生物燃料。（記者張夢然）