Zr-MOFにおける酵素の直接封入のための固体状態結晶化戦略：液相合成の過酷なpHおよび熱要件を排除

要約：頑丈なZrベースの金属有機フレームワーク（Zr-MOF）の従来の合成は過酷な溶媒熱条件に依存しており、酵素や生物といった壊れやすい機能性の取り込みを妨げています。したがって、常温条件下でのそのような安定したフレームワークへの道筋を開発することは依然として大きな課題です。ここでは、常温でZr-MOFを組み立てることを可能にする穏やかな水性固体状態結晶化（SSC）戦略を報告します。このアプローチは、無定形前駆体を水媒介の動的配位子交換を介して結晶性フレームワークに変換します。固体状態13C NMR分光法および密度汎関数理論計算は、Zr6ノードでの酸触媒による結合置換メカニズムを明らかにしており、その中でフォルミル修飾剤がプロトン化され、フマル酸リンカーによって置き換えられ、外部加熱や有機溶媒なしでMOF-801の結晶化が促進されます。このSSC法を他のZr-MOFにも適用し、機能化されたUiO-66類似体を含むことで、常温でのMOF組立の一般モデルとして確立しました。この無定形から結晶への変換は、生体適合性条件下で安定した多孔質フレームワークを構築するための新しい合成パラダイムを表し、感受性の高いバイオ分子（例：酵素）の堅牢なMOFへの統合を可能にします。さらに、MOF-801形成のこの方法は、さまざまなタンパク質を封入するために普遍的に適応可能です。酵素@Zr-MOF複合体は、酸性生成物を含む触媒反応における酵素の安定性を著しく向上させ、堅牢なZr-MOF殻の必要性を示しています。