目前，
化石燃料
仍然是人类能源和化学原料的主要来源，但其
不可持续性
和
环境污染性
也迫使人们不断寻找清洁可持续的替代品。从植物中提取的
木质纤维素生物质
，是一种可持续及碳中和的能源材料替代品，且产量规模较大（每年可生产170-200亿吨）。由木质素生产可持续原料和化学品符合碳减排的创新发展趋势，而
酶解
是实现
木质纤维素
原料
水解糖化
的最主要一步，如何提高酶解的效率成为了木质纤维素生物质资源利用的关键。植物中天然存在内纤维素酶、外纤维素酶和β-葡萄糖苷酶这三种酶，但酶解过程易受到纤维素纤维的
稳定性
和
结晶性
的挑战。当纤维素酶降解木质纤维素时，分解出的纤维二糖、葡萄糖等会对酶解产生较强的反馈抑制作用，存在稳定性差、成本高与难以回收利用等障碍，不适合大规模应用场景，对生产应用造成一定程度的影响。
在此背景下，爱荷华州立大学赵岩教授及东北大学董思佳教授团队联合创造出一种分解纤维素的合成催化剂——
纳米颗粒催化剂
，能有效替代纤维素酶，可用于生产可持续燃料和化学品。
在分解纤维素过程中，合成催化剂分解速度现在处于两种天然酶的中间位置(赵艳/爱荷华州立大学）
研究团队正在开发的该新型合成催化剂是一种坚固的聚合物纳米颗粒，这些纳米颗粒模仿
内纤维素酶
、外纤维素酶和β-葡萄糖苷酶，用于纤维素的有效水解。同时，聚合物纳米颗粒可以耐受高温、防止有机溶剂分解和其他
不良反应条件
反应，预计将大大提升解聚过程的效率，增加工业应用可行性。在本研究中，赵岩教授团队聚焦于优化
新型催化剂
的合成和催化过程；董思佳教授团队则集中在
活性位点的计算模拟
上，以更好地了解催化作用，并用于指导和设计活性位点。
该研究制备的用于纤维素水解的合成催化剂能
降低制备难度
、增强可回收性，并且该合成催化剂在活性方面与天然纤维素酶具备同等的竞争优势。该研究旨在促进碳中和和可持续发展，加快绿色经济的新动能和可持续增长的形成，以显著提升社会的高质量发展效益。
相关参考信息：
https://www.synbiobeta.com/read/unlocking-natures-secrets-the-promise-of-synthetic-catalysts-in-biomass-conversion
