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當前(qian)位置(zhi)：首頁技(ji)術(shu)文章高(gao)分(fen)辨率3D打(da)印活(huo)性酶(mei)催化(hua)載體，通過(guo)精(jing)細(xi)結(jie)構(gou)提(ti)高(gao)連(lian)續(xu)催化(hua)反應器(qi)合(he)成(cheng)效(xiao)率

高(gao)分(fen)辨率3D打(da)印活(huo)性酶(mei)催化(hua)載體，通過(guo)精(jing)細(xi)結(jie)構(gou)提(ti)高(gao)連(lian)續(xu)催化(hua)反應器(qi)合(he)成(cheng)效(xiao)率

更(geng)新(xin)時間：2025-02-10

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在生(sheng)物(wu)化(hua)工領域中(zhong)，酶(mei)催化(hua)反應因(yin)其高(gao)效(xiao)性和(he)對合(he)成(cheng)環(huan)境(jing)的(de)相對寬容性而(er)聞名(ming)，常用於合(he)成(cheng)和(he)加工經濟價值高(gao)且(qie)難以通過(guo)傳(chuan)統(tong)化(hua)學合(he)成(cheng)途(tu)徑獲取的(de)化(hua)合(he)物(wu)。然而(er)，酶(mei)催(cui)化(hua)反應所(suo)需(xu)的(de)活(huo)性酶(mei)往(wang)往(wang)價(jia)格不菲(fei)，且(qie)在傳(chuan)統(tong)合(he)成(cheng)流程(cheng)中不(bu)易(yi)分(fen)離，這(zhe)不(bu)僅(jin)造(zao)成(cheng)了(le)資(zi)源(yuan)的(de)嚴(yan)重(zhong)浪費(fei)，還使(shi)得(de)酶催(cui)化(hua)流程(cheng)的(de)成(cheng)本(ben)控(kong)制成(cheng)為(wei)壹(yi)大挑戰(zhan)。因(yin)此(ci)，學術界致(zhi)力(li)於探(tan)索將(jiang)活(huo)性酶(mei)負載於(yu)催化(hua)載體的(de)方(fang)法(fa)，通過(guo)構(gou)建連(lian)續(xu)催化(hua)反應器(qi)，使(shi)反應物(wu)連(lian)續(xu)流經並接觸載(zai)體上(shang)的(de)活(huo)性酶(mei)，從而實現(xian)連(lian)續(xu)化(hua)生產(chan)。這(zhe)壹(yi)方(fang)法(fa)避(bi)免(mian)了酶(mei)直接進入(ru)反應液(ye)，省去(qu)了(le)後續(xu)的(de)分(fen)離步驟，提(ti)高(gao)了酶(mei)的(de)利(li)用效(xiao)率和(he)經濟性。但(dan)此模式亦(yi)存(cun)在加工效(xiao)率不(bu)高(gao)的(de)問(wen)題，原(yuan)因(yin)是酶(mei)未(wei)直接置於(yu)體系(xi)中，與(yu)反應物(wu)的(de)接觸面積受(shou)限(xian)，使(shi)得(de)合(he)成(cheng)效(xiao)率不(bu)及直接在體(ti)系(xi)中分(fen)散酶(mei)的(de)方(fang)法(fa)。

3D打(da)印技術(shu)的(de)興(xing)起為(wei)生(sheng)物(wu)基(ji)連(lian)續(xu)催化(hua)反應器(qi)的(de)制(zhi)造(zao)帶來了(le)新契(qi)機(ji)。該(gai)技(ji)術允(yun)許(xu)用戶精(jing)確制備催化(hua)載體的(de)三維(wei)空間結(jie)構(gou)，從(cong)而載體中(zhong)的(de)活(huo)性酶(mei)與反應物(wu)的(de)接觸面積，進(jin)而(er)提(ti)升(sheng)反(fan)應器(qi)的(de)生(sheng)產(chan)效(xiao)率。近(jin)年(nian)來，已(yi)有研(yan)究通過(guo)將(jiang)活(huo)性酶(mei)催化(hua)劑固(gu)定(ding)於(yu)高(gao)分(fen)子水凝(ning)膠網絡中的(de)方(fang)法(fa)，成(cheng)功制(zhi)造(zao)了有催化(hua)活(huo)性的(de)載(zai)體(ti)結(jie)構(gou)。然而(er)，這(zhe)類(lei)結(jie)構(gou)所(suo)面臨的(de)壹(yi)個主要挑戰(zhan)是反(fan)應物(wu)難(nan)以充分(fen)接觸載(zai)體內(nei)部(bu)的(de)活(huo)性酶(mei)：由於受(shou)限(xian)於基(ji)材的(de)擴(kuo)散(san)性能(neng)，往(wang)往(wang)僅(jin)有表面的(de)酶(mei)能(neng)有效(xiao)地(di)發(fa)揮(hui)催(cui)化(hua)作用，導(dao)致(zhi)內部(bu)酶的(de)利(li)用不充分(fen)。

針(zhen)對(dui)這(zhe)壹(yi)問(wen)題，來自(zi)諾(nuo)丁漢大學(xue)的(de)研(yan)究團隊采用摩(mo)方精密面投影(ying)微立(li)體(ti)光(guang)刻（PμSL）3D打(da)印技術(shu)及創新的(de)水凝(ning)膠配方，在保(bao)持催(cui)化(hua)酶活(huo)性的(de)前(qian)提(ti)下，成(cheng)功制(zhi)造(zao)出精(jing)度(du)高(gao)達10 μm的(de)精(jing)細(xi)催(cui)化(hua)載體結(jie)構(gou)。這(zhe)壹(yi)突(tu)破(po)顯(xian)著增(zeng)強(qiang)了催(cui)化(hua)載體與反應物(wu)的(de)接觸，進(jin)而提(ti)升(sheng)了(le)整(zheng)個系(xi)統(tong)的(de)催(cui)化(hua)效(xiao)率。相關(guan)成(cheng)果(guo)以“High resolution 3D printed biocatalytic reactor core with optimized efficiency for continuous flow synthesis"為(wei)題發表(biao)在期(qi)刊《Chemical Engineering Science》上。

該文章中的(de)生(sheng)物(wu)催(cui)化(hua)反應器(qi)芯(xin)是利(li)用摩(mo)方精密nanoArch^® S130（精(jing)度(du)：2 μm）3D打(da)印設備直接打(da)印加工而成(cheng)。文(wen)中(zhong)使(shi)用的(de)光(guang)固化(hua)配方由聚乙二(er)醇(chun)二(er)丙(bing)烯酸(suan)酯(zhi)（PEGDA），苯(ben)基磷酸(suan)鋰(li)（LAP），檸檬(meng)黃和(he)β-半乳糖苷酶(mei)配置(zhi)而(er)成(cheng)，能(neng)夠實(shi)現(xian)最小(xiao)10 μm的(de)孔道(dao)結(jie)構(gou)，並(bing)具有高(gao)保真(zhen)度(du)的(de)最小(xiao)50 μm的(de)方(fang)形流道。相較於無流道結(jie)構(gou)，通過(guo)PμSL技(ji)術(shu)加工的(de)三維(wei)酶基催化(hua)劑實(shi)現(xian)了提(ti)升(sheng)催(cui)化(hua)效(xiao)率，可(ke)達60%，並且(qie)通過(guo)將(jiang)靜(jing)態反(fan)應器(qi)修(xiu)改成(cheng)動(dong)態連(lian)續(xu)反應器(qi)的(de)方(fang)式(shi)，整(zheng)個動(dong)態催(cui)化(hua)系(xi)統(tong)的(de)催(cui)化(hua)效(xiao)率相較於靜(jing)態催(cui)化(hua)系(xi)統(tong)提(ti)高(gao)了240%。

圖1. 生物(wu)催(cui)化(hua)活(huo)性3D打(da)印反應器(qi)核(he)心，具有精確控(kong)制的(de)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)。a）用於樹(shu)脂的(de)試(shi)劑的(de)化(hua)學結(jie)構(gou)。b）面投影(ying)微立(li)體(ti)光(guang)刻（PµSL）。c）甲基(ji)丙(bing)烯酸(suan)矽(gui)烷化(hua)矽基板(ban)在打(da)印過(guo)程(cheng)中與(yu)3D打(da)印的(de)反(fan)應器(qi)核(he)心共(gong)價結(jie)合(he)，防止打(da)印中途(tu)脫落。打(da)印後，矽基板(ban)可(ke)輕(qing)松從(cong)平(ping)臺(tai)上(shang)分(fen)離。d）3D打(da)印的(de)微(wei)米(mi)級(ji)通道壁厚(hou)w和(he)邊(bian)長(chang)p的(de)水凝(ning)膠示(shi)意圖。酶在打(da)印過(guo)程(cheng)中被(bei)原(yuan)位捕(bu)獲在納(na)米級(ji)聚(ju)合(he)物(wu)網(wang)絡(luo)中(zhong)（PEGDA 700的(de)長(chang)度(du)為(wei)4.7 nm）。e）不使(shi)用矽烷化(hua)基板(ban)進(jin)行(xing)3D打(da)印的(de)示(shi)例(li)。打(da)印過(guo)程(cheng)中從(cong)構(gou)建平(ping)臺(tai)上(shang)脫落並粘附(fu)到(dao)膜(mo)上(shang)，導(dao)致(zhi)保真(zhen)度(du)差。f）剛(gang)打(da)印出的(de)空(kong)氣(qi)中(zhong)的(de)嵌入(ru)式(shi)酶（β-半乳糖苷酶(mei)）3D打(da)印水凝(ning)膠（2 mm立方體，p=150 µm, w=100 µm，帶有7×7個水平(ping)對(dui)齊(qi)的(de)通道）。在矽(gui)烷化(hua)基板(ban)上(shang)打(da)印。g）打(da)印件從(cong)平(ping)臺(tai)分(fen)離並浸入水中(zhong)。h）具有優(you)異(yi)分(fen)辨率的(de)高(gao)保真(zhen)通道（可(ke)實現的(de)最小(xiao)通道尺(chi)寸(cun)為10 µm）。

實(shi)驗表明，β-半乳糖苷酶(mei)在未(wei)固化(hua)的(de)聚(ju)乙二(er)醇(chun)二(er)丙(bing)烯酸(suan)酯(zhi)中(zhong)暴(bao)露(lu)160分(fen)鐘後，仍能(neng)保留(liu)80±10%的(de)活(huo)性。同(tong)時，通過(guo)測(ce)量打(da)印件浸泡在緩(huan)沖液(ye)中上(shang)清(qing)液(ye)的(de)活(huo)性發(fa)現，β-Gal被(bei)水凝(ning)膠包裹後幾乎(hu)沒(mei)有滲(shen)出，這(zhe)進(jin)壹(yi)步證(zheng)明了(le)該(gai)方法(fa)的(de)有效(xiao)性。

團隊人員在非流動條件下(xia)對(dui)含(han)β-半乳糖苷酶(mei)的(de)催(cui)化(hua)結(jie)構(gou)活(huo)性進(jin)行(xing)了初(chu)步評估。以邊(bian)長為(wei)2 mm的(de)立(li)方(fang)體(ti)、水平(ping)排(pai)列(lie)7×7 通道（通道寬(kuan)度(du)150μm、壁厚(hou)100 μm）的(de)反(fan)應器(qi)核(he)心為(wei)例。分(fen)光(guang)光(guang)度(du)法(fa)結(jie)果顯(xian)示(shi)，420 nm處(chu)含(han)酶(mei)的(de)反(fan)應器(qi)核(he)心產(chan)生(sheng)的(de)產(chan)物(wu)信(xin)號明顯(xian)強(qiang)於不(bu)含(han)酶(mei)的(de)樣(yang)本(ben)，證(zheng)明了(le)該(gai)反應器(qi)核(he)心用於酶(mei)催化(hua)的(de)可(ke)行(xing)性。

圖2. 通過(guo)靜(jing)態分(fen)析確(que)定(ding) 3D 打(da)印反應核(he)心(xin)的(de)酶(mei)活(huo)性。a）首先在無流動的(de)小(xiao)瓶中對 3D 打(da)印反應核(he)心(xin)進行(xing)分(fen)析。b ）反(fan)應的(de)展(zhan)開示(shi)意圖。底物(wu)ONPG在3D打(da)印反應堆芯內(nei)嵌入(ru)的(de) β-半乳糖苷酶(mei)的(de)催(cui)化(hua)下發生水解(jie)，產(chan)生(sheng)半乳糖和ONP。其中，ONP的(de)吸(xi)光(guang)度(du)用於量化(hua)酶活(huo)性。c ）分(fen)光(guang)光(guang)度(du)計(ji)測(ce)試結(jie)果表(biao)明，嵌入(ru)酶(mei)的(de)3D打(da)印反應核(he)心(xin)與不(bu)嵌入(ru)酶(mei)的(de)3D打(da)印反應核(he)心(xin)相比(bi)，產(chan)品(pin)信(xin)號顯(xian)著。具有代(dai)表(biao)性反(fan)應核(he)心(xin)部(bu)件參(can)數為邊長(chang)為(wei)2 mm立方(fang)體(ti)，p=150 µm，w=100 µm，水平(ping)排(pai)列(lie)7 × 7 通道。各(ge)測(ce)試三個樣(yang)本(ben)，p < 0.001。誤差線表(biao)示(shi)平(ping)均值(zhi)的(de)標準誤差 (sem)。

隨(sui)後，文章探討(tao)了不(bu)同(tong)打(da)印結(jie)構(gou)對(dui)反應器(qi)性能(neng)的(de)影(ying)響。以無通道的(de)立(li)方(fang)體(ti)為參(can)考(kao)樣本(ben)，結(jie)果表(biao)明隨(sui)著催化(hua)結(jie)構(gou)的(de)邊(bian)長(chang)增(zeng)加，比(bi)活(huo)性和(he)合(he)成(cheng)速(su)率均降低(di)。這(zhe)是因(yin)為(wei)催化(hua)核心尺寸(cun)增大(da)時，位(wei)於(yu)中(zhong)心區域的(de)酶(mei)與(yu)反(fan)應物(wu)之間的(de)擴(kuo)散(san)路(lu)徑變長(chang)，導(dao)致(zhi)酶的(de)利(li)用效(xiao)率降低(di)，同(tong)時產(chan)物(wu)擴(kuo)散(san)也受(shou)到(dao)阻礙。這(zhe)表(biao)明傳(chuan)統(tong)無通道反(fan)應器(qi)在擴(kuo)大規模生產(chan)的(de)過(guo)程(cheng)中，若(ruo)不(bu)解(jie)決(jue)酶(mei)活(huo)性中(zhong)心的(de)可(ke)及性問(wen)題，增加體積會(hui)導(dao)致(zhi)產(chan)量迅(xun)速達到(dao)瓶頸。

基於上述(shu)現(xian)象(xiang)，為(wei)進壹步改善(shan)反(fan)應物(wu)擴(kuo)散(san)和(he)酶(mei)可及性問(wen)題，團隊嘗試在反(fan)應器(qi)核(he)心中(zhong)設計通道。初(chu)步固定(ding)通道寬(kuan)度(du)為(wei)24 μm，改變(bian)反(fan)應器(qi)核(he)心的(de)壁厚(hou)度(du)（24 μm - 480 μm），觀(guan)察到(dao)壁厚(hou)從(cong)480 μm減小(xiao)到(dao)24 μm時，比(bi)活(huo)性提(ti)高(gao)約40%，其中壁厚(hou)度(du)小(xiao)於(yu)100 μm 時提(ti)升(sheng)尤(you)為(wei)顯(xian)著。而(er)這(zhe)壹(yi)尺(chi)度(du)是傳(chuan)統(tong)3D打(da)印難以實(shi)現的(de)，再次證(zheng)明PμSL技(ji)術(shu)運(yun)用於該(gai)類結(jie)構(gou)的(de)生(sheng)產(chan)優(you)勢(shi)。實驗觀(guan)察到(dao)合(he)成(cheng)速(su)率並(bing)未(wei)隨(sui)壁厚(hou)度(du)減小(xiao)而(er)顯(xian)著增(zeng)加，這(zhe)是因(yin)為(wei)減小(xiao)壁厚(hou)度(du)雖(sui)縮(suo)短(duan)了擴(kuo)散(san)路(lu)徑提(ti)高(gao)了合(he)成(cheng)速(su)率，但(dan)也減少(shao)了酶的(de)總(zong)質(zhi)量，二(er)者(zhe)存(cun)在權衡關(guan)系(xi)。進壹(yi)步的(de)研(yan)究表明，固(gu)定(ding)壁厚(hou)度(du)為(wei)24 μm，改變(bian)通道寬(kuan)度(du)（24 μm- 96 μm）時，比(bi)活(huo)性增(zeng)加15%，原(yuan)因(yin)是較(jiao)大通道利(li)於熱(re)對流，使(shi)底物(wu)更(geng)快(kuai)到(dao)達水凝(ning)膠中心，從而(er)增(zeng)加了底物(wu)與(yu)酶(mei)的(de)接觸機(ji)會。然而(er)，合(he)成(cheng)速(su)率卻(que)下(xia)降了43%，主要原(yuan)因(yin)為(wei)通道尺(chi)寸(cun)增大(da)導(dao)致(zhi)打(da)印水凝(ning)膠體積減小(xiao)，進(jin)而使(shi)得(de)酶質(zhi)量隨(sui)之減少(shao)。

綜合(he)實驗(yan)結(jie)果，為(wei)了比(bi)活(huo)性，采(cai)用薄(bo)通道壁和大(da)孔隙(xi)組(zu)合(he)可使(shi)比(bi)活(huo)性提(ti)高(gao)60% ，但就會導(dao)致(zhi)在流動條件下(xia)大(da)孔隙(xi)重(zhong)要性降低(di)。而(er)對(dui)於(yu)小(xiao)型(xing)反應器(qi)核(he)心而(er)言，較小(xiao)孔隙(xi)和(he)增(zeng)加酶質(zhi)量更利(li)於提(ti)高(gao)合(he)成(cheng)速(su)率。此(ci)外，分(fen)析表(biao)明比(bi)活(huo)性和(he)合(he)成(cheng)速(su)率與(yu)宏(hong)觀(guan)表面積相關(guan)性較(jiao)差，高(gao)分(fen)辨率3D打(da)印可精(jing)確(que)控(kong)制分(fen)子在水凝(ning)膠中擴散的(de)最大(da)路(lu)徑長度(du)，進(jin)而優(you)化(hua)生物(wu)催(cui)化(hua)反應器(qi)性能(neng)。

圖3. 通過(guo)改變(bian)通道尺(chi)寸(cun)和壁厚(hou)提(ti)高(gao)反應器(qi)核(he)心的(de)效(xiao)率。a）增(zeng)加3D打(da)印立方(fang)體(ti)的(de)尺(chi)寸(cun)導(dao)致(zhi)比(bi)活(huo)度(du)（b）和(he)合(he)成(cheng)速(su)率（c）均下(xia)降。水凝(ning)膠立方體的(de)尺(chi)寸(cun)範(fan)圍(wei)為(wei)L=1.25至2.0 mm，並(bing)含(han)有嵌入(ru)的(de)β -Gal。d ）將(jiang)通道間壁厚(hou)從(cong)w=480降低(di)至24 μm，可(ke)使(shi)反應器(qi)核(he)心效(xiao)率提(ti)高(gao)約50%，比(bi)活(huo)性變(bian)化(hua)結(jie)果如(ru)（e）所(suo)示(shi)，合(he)成(cheng)速(su)率（f）在此(ci)範(fan)圍(wei)內(nei)略有增加。立方體尺(chi)寸(cun)固定(ding)在L=2.0 mm，孔徑固定(ding)在24 μm。g ）將(jiang)通道寬(kuan)度(du)從(cong)p=24增加至96 μm，提(ti)升(sheng)反(fan)應器(qi)核(he)心效(xiao)率，如(ru)比(bi)活(huo)性（h）的(de)結(jie)果，但(dan)合(he)成(cheng)速(su)率降低(di)（i）。誤差線代(dai)表(biao)平(ping)均值(zhi)的(de)標準誤差 (sem)，各重(zhong)復(fu)三次。

接下來，團隊設計並(bing)打(da)印了壹(yi)套(tao)完(wan)整(zheng)的(de)連(lian)續(xu)流反應器(qi)。組(zu)裝(zhuang)完(wan)成(cheng)後，研(yan)究人員(yuan)先以50 μL/min 的(de)流速將(jiang)500 μL反(fan)應物(wu)溶液(ye)註入(ru)反(fan)應器(qi)，並(bing)重(zhong)復(fu)9次循環(huan)。實(shi)驗初(chu)期(qi)，由於(yu)反(fan)應器(qi)需(xu)要時間建立穩定(ding)的(de)反(fan)應物(wu)和(he)產(chan)物(wu)流動狀(zhuang)態，輸出的(de)比(bi)活(huo)性較(jiao)低(di)（0.16 μmol·min^-1·mg^-1）。但(dan)隨(sui)著循環(huan)次數(shu)的(de)增(zeng)加，反應器(qi)逐(zhu)漸(jian)達到(dao)穩(wen)態，比(bi)活(huo)性也逐(zhu)漸(jian)升(sheng)高(gao)，最終達到(dao)約(yue)0.8 μmol·min^-1·mg^-1並(bing)趨(qu)於(yu)穩定(ding)。

在比(bi)活(huo)性穩(wen)定(ding)後，文章進壹(yi)步探究流速對(dui)反(fan)應器(qi)性能(neng)的(de)影(ying)響。控(kong)制流速在 25-1000 μL/min 範(fan)圍(wei)內(nei)並保持(chi)500 µL的(de)反(fan)應物(wu)總(zong)量。實驗(yan)結(jie)果表(biao)明比(bi)活(huo)性隨(sui)著流速的(de)增(zeng)加而不斷提(ti)高(gao)。當最高(gao)流速1000 μL/min時，比(bi)活(huo)性達到(dao) 7.0 μmol·min^-1·mg^-1，相比(bi)靜(jing)態實(shi)驗中獲得(de)的(de)最高(gao)比(bi)活(huo)性提(ti)高(gao)了200% 以上(shang)，且(qie)有效(xiao)因(yin)子(zi)達到(dao)64%。這(zhe)壹(yi)結(jie)果與(yu)前期(qi)文獻中使(shi)用的(de)3D擠出法（<7%）和3D噴(pen)射(she)法（21.2%）的(de)結(jie)果相比(bi)，有顯(xian)著的(de)提(ti)升(sheng)。合(he)成(cheng)速(su)率也呈(cheng)現出隨(sui)流速增(zeng)加而上升(sheng)的(de)趨(qu)勢(shi)。在流速為(wei)1 mL/min 時，合(he)成(cheng)速(su)率，達到(dao)最大(da)值(zhi)0.29 μg·min^-1·mm^-3，相比(bi)靜(jing)態實(shi)驗提(ti)高(gao)了240%。綜上所(suo)述(shu)，在低(di)轉化(hua)率下(xia)，比(bi)活(huo)性/合(he)成(cheng)速(su)率與(yu)流速呈(cheng)線性比(bi)例關(guan)系(xi)，由於(yu)底物(wu)在主體(ti)流動中(zhong)的(de)濃度(du)相對穩定(ding)，流速成(cheng)為(wei)控(kong)制合(he)成(cheng)速(su)率的(de)關(guan)鍵(jian)因(yin)素(su)。但仍存(cun)在大(da)量試劑未(wei)反應就流過(guo)通道的(de)問(wen)題。這(zhe)也表明當(dang)前(qian)反應器(qi)在底(di)物(wu)利(li)用效(xiao)率方(fang)面還有提(ti)升(sheng)的(de)空(kong)間。

圖4. 3D打(da)印的(de)連(lian)續(xu)生物(wu)催(cui)化(hua)流動反(fan)應器(qi)。a）流動反(fan)應器(qi)裝(zhuang)置(zhi)示(shi)意圖。使(shi)用註射(she)泵可以實(shi)現可(ke)控(kong)流速將(jiang)底(di)物(wu)分(fen)子註(zhu)入(ru) 3D 打(da)印生物(wu)催(cui)化(hua)反應器(qi)。溫(wen)度(du)由(you)設定(ding)值(zhi)控(kong)制的(de)水浴(yu)槽精確(que)控(kong)制。b）流動反(fan)應器(qi)的(de)放(fang)大(da)示(shi)意圖，顯(xian)示(shi)了(le)反(fan)應器(qi)核(he)心內(nei)嵌入(ru)的(de)反(fan)應酶(mei)（β-半乳糖苷酶(mei)）。當底(di)物(wu)ONPG流過(guo)反(fan)應器(qi)核(he)心時，會(hui)得(de)到(dao)產(chan)物(wu)半乳糖和 ONP。c）流動反(fan)應器(qi)外殼的(de)CAD文(wen)件，其中箭(jian)頭(tou)表示(shi)流動方(fang)向。d） CAD文件顯(xian)示(shi)了(le)集(ji)成(cheng)反(fan)應器(qi)核(he)心與(yu)反應器(qi)外殼的(de)結(jie)構(gou)。e） 3D打(da)印產(chan)出(chu)的(de)反(fan)應器(qi)核(he)心（PµSL）集(ji)成(cheng)到(dao)3D打(da)印反應器(qi)外殼（AnyCubic）中(zhong)。f） β-半乳糖苷酶(mei)的(de)比(bi)活(huo)性在重(zhong)復(fu)循環(huan)後起初(chu)表(biao)現出(chu)增(zeng)加趨(qu)勢(shi)，然後開始走(zou)向平(ping)穩(wen)，其循環(huan)周(zhou)期為(wei)兩(liang)小(xiao)時。g）1 次循環(huan)是 500 µL反(fan)應溶液(ye)以 50 µL/min的(de)速(su)率註(zhu)入(ru)。h）流速增(zeng)加，比(bi)活(huo)性和(he)合(he)成(cheng)速(su)率也增加。

總結(jie)：該研(yan)究運(yun)用高(gao)精度(du)面投影(ying)微立(li)體(ti)光(guang)刻 (PμSL) 3D 打(da)印技術(shu)，打(da)印高(gao)分(fen)辨率 (10 μm)、高(gao)保真(zhen)、酶(mei)活(huo)性水凝(ning)膠反應器(qi)核(he)心。相較於無通道的(de)3D打(da)印部(bu)件，該(gai)結(jie)構(gou)成(cheng)功將(jiang)比(bi)活(huo)性提(ti)升(sheng)60%，在小(xiao)於(yu)100 μm 尺度(du)實(shi)現效(xiao)率突(tu)破(po)，證(zheng)明高(gao)分(fen)辨率3D打(da)印可優(you)化(hua)反應器(qi)性能(neng)。同時，構(gou)建的(de)3D打(da)印連(lian)續(xu)生物(wu)催(cui)化(hua)流動反(fan)應器(qi)性能(neng)突(tu)出(chu)。在最高(gao)流速下(xia)合(he)成(cheng)速(su)率相比(bi)靜(jing)態實(shi)驗提(ti)升(sheng)240%，有效(xiao)因(yin)子(zi)達64%。並且(qie)，小(xiao)型(xing)反應器(qi)理(li)論的(de)時空(kong)產(chan)率較(jiao)好(hao)，滿(man)足(zu)商業(ye)高(gao)價值(zhi)產(chan)品(pin)生(sheng)產(chan)要求，若(ruo)能(neng)放大(da)規模，有望(wang)推(tui)動藥物(wu)制(zhi)造(zao)向更可(ke)持續(xu)的(de)方(fang)向發展(zhan)，為生物(wu)催(cui)化(hua)領域帶來新(xin)的(de)突(tu)破(po)。