Cu(I)催化的叠氮炔环加成（CuAAC）反应被广泛认为是生物正交化学中一条有前途的途径。新兴的非均相Cu催化剂因其优异的稳定性和生物相容性而被开发出一系列令人兴奋的应用，如前药的原位活化。然而，很大程度上由于活生物体中复杂的生物物理屏障，大多数合成的生物正交药物不能穿透深层病理组织。特别是在生物膜相关感染中，生物膜严重阻碍了传统抗微生物剂的渗透并增加了抗生素耐药性，这使得清除生物膜极其困难。

近日，受自推进生物马达(如酶)的启发，中科院长春应化所曲晓刚研究员成功制备了一种近红外光可控的碳纳米棒状马达催化剂（CNC-Cu），并展示了其作为深层生物正交化学通用平台的潜力。

文章要点

1）用非均相铜催化剂部分涂覆CNC的表面并稍加修改来构建CNC-Cu。首先，合成了具有葫芦状形貌的碳核。为了增强其生物相容性和Cu粘附性，用聚多巴胺修饰CNC（CNC@PDA）。然后，在CNC上生长超小的铜纳米颗粒（CNC-Cu）。

1）与现有的生物正交非均相催化剂表现出较差的被动扩散传输不同，CNC-Cu提供了一种NIR光可控的主动扩散模式，使系统具有增强的疗效。此外，可以通过按需改变NIR光功率来容易地调整CNC-Cu的运动行为，并且还可以通过切换NIR激光器来控制CNC-Cu的开/关运动。

2）作为概念证明，CNC-Cu可以渗透到大肠杆菌生物膜，并在深层生物膜层中催化活性分子6的形成，去除生物膜并根除被屏蔽的细菌。此外，除了抗菌生物膜应用，该系统将实现更多的生物正交应用，如抗肿瘤、抗炎、透过血脑屏障等。将激励开发具有改进的运动和催化性能的纳米马达催化剂，用于更有效的生物正交化学。

这种设计良好的具有明显点击反应和近红外光可控运动行为的平台可以为深层生物体系中生物正交药物的原位合成提供一种新的途径。

参考文献

Chun Liu, et al, A Motor-Based Carbonaceous Nanocalabash Catalyst for Deep-Layered Bioorthogonal Chemistry, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c09599

https://doi.org/10.1021/jacs.2c09599