在长期的生命演变进程中，微生物进化出了一系列代谢途径，包括可用于CO₂固定的开尔文循环，可用于青蒿素合成的甲羟戊酸代谢途径等。利用这种自然进化出来的具有高特异性的微生物合成代谢途径，有望实现CO₂固定的同时生产具有高附加值的精细化学品，引起了广大研究者的兴趣。微生物代谢过程需要消耗足够多的还原型辅酶NAD(P)H和能量物质三磷酸腺苷ATP。然而，微生物代谢以生存为目的，代谢过程所产生的NAD(P)H和ATP有限，限制了其固定CO₂以及合成高附加值精细化学品的效率。

近日，受到自然界光合作用驱动NAD(P)H和ATP合成的启发，武汉大学袁荃/余锂镭教授团队合作开发了一种可供应微生物体系NAD(P)H和ATP的光驱动仿生系统。该仿生系统包括光生电子模块、无机-生物界面电子传递通道模块以及质子梯度模块，通过三个模块的协同作用为微生物合成代谢的关键还原物质NAD(P)H和能量物质ATP的合成提供驱动力，最终提高微生物CO₂固定效率以及生物合成高附加值化学品的效率（图1）。

该研究所设计的仿生光学系统有望为还原性物质NAD(P)H和能量物质ATP的再生提供新的思路，为CO₂固定和生物制造技术发展提供新的技术支撑。