法国国家科学研究中心（CNRS）下属的协调化学实验室与马克·穆松分子生物学研究所联合研究团队，在《自然·通讯》（Nature Communications）期刊发表了一项突破性成果：他们成功构建了一种由脱氧核糖核酸（DNA）与金属光催化剂组成的生物杂化系统。这种新型人工酶能够在可见光照射下，以极高的对映选择性驱动非天然化学反应。这一进展不仅突破了传统蛋白质酶的局限，更为精细化工和生物医药领域的绿色合成提供了全新的技术范式。
DNA从遗传载体进化为光控催化引擎
长期以来，DNA被视为仅负责存储遗传信息的被动分子。随着科学认知的深化，研究人员发现DNA不仅能形成复杂的三维结构，还具备类似天然酶的催化活性。出现的“光DNA酶”（photoDNAzymes）进一步揭示，DNA能够利用光能触发化学转化，这种机制在自然催化系统中极为罕见。此次研究的核心创新在于，团队将DNA独特的螺旋手性结构与金属光催化剂的光响应特性相结合，创造出一种既能捕获可见光能量，又能通过空间结构引导反应路径的人工系统。
该杂化催化剂在水相环境中即可高效工作，利用可见光作为能源驱动化学反应。与传统依赖高温高压或有毒溶剂的工艺不同，这种生物兼容的合成方式显著降低了能耗和环境污染风险。研究团队特别指出，该系统在处理非天然底物时表现出卓越的性能，能够生成自然界中不存在的复杂分子结构，这为拓展化学合成边界提供了有力工具。
手性控制突破：镜像酶的可编程切换
在制药工业中，分子的手性（即左右手镜像关系）至关重要。许多药物分子存在对映异构体，其中一种可能具有疗效，而另一种则可能无效甚至有毒。精准控制反应生成单一手性产物是行业痛点。DNA天然具有左手或右手螺旋结构，这种固有的手性可以被用来引导化学反应偏向生成特定的对映体。
研究团队通过实验证实，只需改变DNA螺旋的手性方向，即可创造出“镜像酶”，从而可靠地反转反应的立体选择性。这种灵活性在传统蛋白质酶中极难实现，因为蛋白质的三维折叠结构复杂且固定，难以进行如此的逆向调控。这一发现意味着，科学家可以通过编程DNA序列来定制催化剂的手性输出，实现对化学反应产物的精准“编程”控制。
该成果展示了生物杂化系统在不对称催化领域的巨大潜力。通过结合无机光催化剂的高活性和生物大分子的结构可编程性，研究人员开发出一种兼具高效能与高选择性的新型催化平台。这种平台不仅适用于基础化学研究，也为工业化生产高纯度手性药物中间体提供了可行的技术路线。
绿色合成与生物技术的融合前景
这项研究由法国蒙彼利埃大学、图卢兹大学以及意大利米兰大学和英国伦敦玛丽女王大学等多国机构合作完成。团队强调，将DNA置于人工光催化系统的核心，标志着生物技术与材料科学的深度融合。这种新型生物催化剂能够在温和条件下运行，且完全兼容水环境，这与生命体内的生理条件高度一致。
从行业应用角度看，该技术有望重塑制药和精细化工的生产流程。传统手性合成往往依赖贵金属催化剂和有机溶剂，产生大量废弃物。而基于DNA的金属光催化系统利用取之不尽的可见光作为能源，且反应介质为水，符合全球绿色化学的发展趋势。由于DNA序列的可设计性，研究人员可以快速筛选和优化催化剂结构，缩短新药研发周期。
目前该技术仍处于实验室阶段，但其展现出的高选择性和环境友好特性，使其成为未来生物催化领域的重要发展方向。随着对光驱动生物杂化系统理解的深入，预计将在酶工程、材料合成及环境监测等领域引发更多创新应用。
对中国化工与制药企业的启示
对于中国医药制造和精细化工企业而言，这一技术路线提供了重要的参考方向。当前，国内药企正加速向绿色制造转型，手性药物合成的环保压力日益增大。引入光催化与生物分子结合的技术思路，有助于开发低能耗、高附加值的新工艺。建议相关企业关注DNA纳米技术与无机催化交叉领域的研发动态，加强与高校及科研机构的合作，探索将此类人工酶应用于特色原料药的生产中，以提升在全球产业链中的技术竞争力。