一作兼通讯！碳材料，登上Science，方法有点特别！

高分子科学前沿 · 公众号 · 化学 · 2025-06-08 07:50

主要观点总结

本文报道了利用昆虫的解毒代谢系统通过“昆虫体内合成”技术成功实现分子纳米碳的精准修饰，为新型功能材料的开发提供全新思路。研究团队利用烟草夜蛾作为生物反应平台，通过喂食特定分子纳米碳，实现了氧掺杂。该技术的核心在于细胞色素P450酶的作用，通过一系列实验揭示了氧掺杂反应的机制。此外，该研究展示了昆虫作为天然生物反应器的潜力，未来有望拓展在合成化学中的应用。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景与意义

分子纳米碳的选择性功能化是合成化学的难题，其独特的结构和性质在材料科学中备受关注。传统方法难以高效制备氧掺杂的分子纳米碳衍生物。

关键观点2: 研究方法与成果

研究团队利用昆虫的解毒代谢系统，通过“昆虫体内合成”技术成功实现了分子纳米碳的精准修饰。选择了烟草夜蛾作为生物反应平台，实现了氧原子的选择性插入芳香环中。

关键观点3: 关键技术及酶的作用

细胞色素P450酶是这一转化的关键酶，研究团队通过一系列实验揭示了氧掺杂反应的机制，包括分子动力学模拟和量子化学计算。

关键观点4: 昆虫作为天然生物反应器的潜力

研究指出，“昆虫体内合成”技术结合基因组编辑技术和定向进化，未来有望设计更多高效的酶变体，拓展在合成化学中的应用。昆虫作为天然生物反应器展现出巨大潜力。

正文

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Kazuhiro J. Fujimoto教授和 Atsushi Usami博士（一作兼通讯）合作，创新性地利用昆虫的解毒代谢系统，通过“昆虫体内合成”（in-insect synthesis）技术，成功将氧原子选择性插入芳香环中，实现了分子纳米碳的精准修饰，为新型功能材料的开发提供了全新思路。相关论文以“ In-insect synthesis of oxygen-doped molecular nanocarbons ”为题，发表在国际顶尖学术期刊 Science 杂志。