连续流光催化新应用-DNA编码库合成工艺

从间歇到流动化学的转变通常基于商业微流体设备，这些设备不容易根据DNA编码文库技术(DELT)等技术的特定要求进行定制，特别是对于日益重要的光化学反应。

为了验证原型反应器的有效性，来自德国费森尤斯应用技术大学的Michael Oelgemöller在368nm下进行了光化学频哪醇偶联反应（图1），以证明从间歇化学到流动化学的转移。采用连续流光反应器模块的设计参数，优化了反应的转化率。随后，光反应器模块通过切换到波长为454nm的LED，扩展到DNA标记基板的应用。DNA的成功回收证实了模块化设计的流动光反应器的可行性。这种协作方法在推动DELT和流体设备设计方面具有巨大的潜力。

图1：3D打印反应器

作者最初采用了3D打印反应器配合风扇给LED降温，选用频哪酮偶联作为模板反应，结果如下：

图2：模板反应

图3：初步实验结果（间歇v.s.连续）

从图3-B可以看出，停留时间1min时，间歇收率17%，管式连续流可以达到36%。将停留时间翻倍至2min时，间歇收率提升至44.2%，管式连续流可以达到60.1%，连续流结果要明显优于间歇式。

随后，作者对光反应器进行了改进，将LED灯珠数量从18个增加至36个，尝试了各种不同尺寸的管式反应器：

图4：改进版光反应器

图5：不同尺寸管式光反应器的测试结果（灯珠数量为前18后36）

改进版保持二苯甲酮的浓度为5.57mol/L，连续流停留时间为1min。图5可以看出，将灯珠数量翻倍后，间歇的收率从27.7%提升至45.1%，非常明显。不同管径连续流的收率也都有明显的提升，最高51.3%。

作者还尝试了可见光的DNA编码测试，将短单链的DNA-5（μmol/L）泵入毛细管反应器中，手动提取7个相同的组分，经检测，5个被回收，未检测到DNA-5损伤。作者缩小反应器体积，继续尝试了DNA-6，检测显示DNA-6全部被回收。

图6：回收DNA标记底物

总结：

1. 本次研究验证了连续合成技术完全适用于DELT；

2. 光氧化还原反应在合成DEL方面显示出巨大的潜力，利用光化学连续合成DNA标记的底物是切实可行的；

3. 将连续光反应器和DEL合成平台集成有很大的帮助。

参考文献：DOI 10.3389/fchem.2023.1244043