Carbon Dots with Polycyclic Dipeptide Structure Surpass Natural Hydrolase Performance

二肽 催化作用 水解酶 基质(水族馆) 材料科学 碳纤维 吸附 水解 酯水解 脂肪酶 化学工程 组合化学 有机化学 化学 生物化学 海洋学 复合数 工程类 复合材料 地质学
作者
Mengling Zhang,Zeyu Wu,Yan Zhang,Tao Hu,Wenwen Li,Hui Huang,Mingwang Shao,Yang Liu,Xing Fan,Zhenhui Kang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202423470
摘要

Abstract Nature enzymes always suffer from high costs, harsh conditions, and instability, while, artificial one offers possibilities for addressing current challenges and plays a significant role in future industrial production. Here, the carbon dots (CDs), with well‐defined polycyclic dipeptide structures, are reported to exhibit superior hydrolase‐like catalytic performance beyond those of natural enzymes. Compared to natural lipase, the obtained CDs not only exhibit superior catalytic activity (2.85 times increase in V m ) but also have a broader range of substrate concentrations (0–8.0 m m ) and substrate types (fatty ester, aromatic ester, phosphate ester), along with simpler catalytic conditions and superior stability. The highly efficient catalytic activity of CDs is attributed to the low activation energy of the reaction (E a : 13.74 kJ mol −1 ) and strong adsorption to the substrates. The results of theoretical calculations and comparative experiments demonstrate that the adsorption sites of CDs are located on the nitrogen atoms of the polycyclic dipeptide. Furthermore, a membrane integrated with CDs (membrane‐catalyst) is constructed, through which the instantaneous hydrolysis of esters can be realized. This work provides new insight into the enzyme‐like catalytic mechanisms of CDs and offers a new approach to designing enzyme‐like materials with high performance.
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