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近日，安徽农业大学汪钟凯教授团队联合南丹麦大学吴昌柱教授团队在国际期刊《Nature Communications》上发表了题为“Assembly-Line Biosynthesis in Living-Cell Emulsions via Tunable Supramolecular Surface Chemistry”的研究论文。安徽农业大学博士后吴先坤为本文第一作者，汪钟凯教授与南丹麦大学吴昌柱教授为共同通讯作者。
受生物体内多酶级联反应空间组织策略启发，该研究提出一种基于植物油构建的超分子化学活细胞界面编程策略，利用动态主−客体识别将植物油衍生的光催化剂精准组装于活细胞表面，构建出可回收、可编程的Pickering乳液生物合成流水线。
传统水−油两相细胞催化体系在处理疏水性底物或多步级联反应时，常受限于界面面积小、传质缓慢、组分不相容及催化剂难以回收等问题。针对这一挑战，研究团队在过表达不同催化酶的大肠杆菌表面共价修饰β-环糊精主体分子，并通过主−客体作用引入兼具长链脂肪酸和光催化基团的植物油基催化剂（OBC），赋予细胞可调控的两亲性。经修饰的cell@OBC在温和振荡下自发富集于油水界面，形成兼具乳液稳定、细胞催化和界面光催化功能的“超级细菌”，将Pickering乳液构筑为类工厂生产线的活体催化微反应器。
实验表明，该表面修饰策略可保留超过97%的胞内酶活性，并显著增强细胞对高温和紫外辐照的耐受能力。通过调节OBC组装密度，可精确控制细胞亲疏水性，稳定多种有机相，形成的乳液液滴直径约10 μm，油水界面面积大幅增加。在单步光氧化和水解反应中，乳液体系催化效率分别为传统两相体系的11.8倍和45倍；该平台还适用于转氨酶、醇脱氢酶和苯甲醛裂解酶等多种酶催化反应，底物转化率达77%~83%。
团队通过组合过表达不同酶的大肠杆菌，实现了可编程的多酶及光酶级联“生物合成流水线”：转氨酶与醇脱氢酶协同催化获得19 mM（S）-1-苯乙醇，为两相体系的4.3倍；由Cal B水解、光氧化和BAL不对称偶联组成的一锅三步光酶级联反应，成功获得8.6 mM（R）-安息香，ee值高达99%。该体系在5 L放大规模下仍能稳定运行，分离得到7.48 g安息香，展现出良好的工业化前景。
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