酶作為生命系統中一種高效、多功能的生物催化劑，已廣泛應用于工業/食品/紡織加工、生物傳感器等領域。然而，酶的固有缺點，低操作穩定性、低可回收性、對大多數有機溶劑和許多金屬離子的低耐受性，在很大程度上限制了它們的進一步發展。選擇合適的載體提高酶的活性和穩定性得到各界的極大關注。

近日，洛陽師范學院馬錄芳教授課題組以經典金屬-有機框架材料—沸石咪唑骨架-8 (ZIF-8)為載體，以金屬離子作為錨點對ZIF-8納米顆粒進行修飾，進一步通過靜電作用力對帶有負電荷的胃蛋白酶（PEP）進行固載。

ZIF-8因其原料廉價、制備簡單、無毒等優點被認為是理想的酶載體。盡管酶-ZIF-8復合物的組裝（括原位包封、孔滲透和表面固定）已經取得了一些研究成果，但真正理解ZIF-8環境（表面或孔隙化學）如何影響酶的結構和活性仍然是一個巨大的挑戰。受ZIF-8小孔徑和疏水表面的影響，對于一些較大的或親水的底物，酶-ZIF-8復合體系很難發揮其活性。同時，直接負載到ZIF-8的疏水表面還能引起酶結構的變化。

在ZIF-8的合成過程中，過量的2-甲基咪唑可以使ZIF-8表面產生缺陷。結合理論計算和實驗，發現ZIF-8表面被脫去質子的2-甲基咪唑所修飾。而具有強電負性的2-甲基咪唑能夠與金屬離子配位，使ZIF-8帶正電荷。進而通過靜電作用力對帶負電荷的PEP進行有效的負載。在所選的金屬離子中（Ni²⁺ Co²⁺ Cu²⁺, Fe³⁺），Ni²⁺對ZIF-8和PEP具有較大的結合常數，而且還不會對它們的結構產生破壞。

最終，利用電化學析氧反應(OER)對固載PEP的催化活性進行評價。經表面修飾后的酶固載（ZIF-8@PEP-Ni）在10 mA·cm^-2 電流密度的過電位僅為127 mV，遠低于相同條件下單一PEP（919 mV·cm^-2）和直接酶固載ZIF-8@PEP（690 mV·cm^-2）的過電位。同時，ZIF-8@PEP-Ni復合物在長時間的測試中仍能保持高的穩定性和催化活性。該項工作為高效酶固載研究提供了一種新的思路。