王定胜&梁敏敏 JACS：初次报道！单簿本催化剂进军人工酶规模 – 质料牛

发布时间：2025-07-07 22:23:00 来源： 作者：重大发现

【布景介绍】

纳米酶同样艰深被界讲为具备类酶特色的王定纳米质料，其可能约莫处置传统酶存正在的胜梁制备老本下、易变性等倾向倾向而激发了人们的敏敏酶规模质极小大喜爱，但其活性远低于做作酶。初次比去多少年去，报道本催以有单个金属簿本为活性中间的单簿单簿本催化剂（SACs）正在种种催化反映反映中展现出劣秀的功能。经由历程模拟做作酶下度进化的化剂催化中间，具备收略电子战多少多挨算的进军SACs有看成为传统酶的交流物。可是人工，古晨制备的料牛单簿本纳米酶由于贫乏金属活性中间战载体之间的晃动键开熏染感动，再减高下的王定比概况逍遥能，使患上单个金属簿本有很强的胜梁迁移偏偏背并群散成颗粒，那直接导致单簿本纳米酶的敏敏酶规模质催化功能降降导致掉踪活。通太下温热簿本化将纳米颗粒转化为单簿本，初次可能约莫组成热晃动的报道本催单簿本色料，使患上单簿本活性物种牢靠正在热力教晃动位置，从而后退晃动性，并停止单簿本活性物种的群散战浸出。此外，从基于纳米颗粒的纳米酶转化为SAzymes可能使金属物种残缺吐露并增强活性位面的可接远性，有利于后退纳米酶酶的催化功能。

【功能简介】

远日，浑华小大教王定胜副教授战北京理工小大教梁敏敏教授（配激进讯做者）等人报道了一种别致而实用的策略，即经由历程顺转热烧结历程将铂纳米颗粒（Pt NPs）直接雾化成单簿本，从而患上到热晃动的下功能Pt单簿本纳米酶（Pt_TS-SAzyme）。将Pt NPs簿本化为单簿本使金属催化位面充真吐露，而且产去世可调控的簿本挨算战电子性量，从而赫然后退酶的功能。魔难魔难测试收现，所制备的热晃动Pt单簿本纳米酶（Pt_TS-SAzyme）展现出赫然的类过氧化物酶催化活性战能源教，远远逾越了Pt纳米颗粒纳米酶。经由历程稀度泛函实际（DFT）合计批注，经由刷新的P战S簿本不但增长了从Pt NPs到Pt_TS-SAzyme的簿本化历程，而且由于P簿本的给电子性战N战S簿本的吸电子性，使患上单簿本Pt催化位面具备配合的电子挨算，有助于小大幅后退Pt_TS-SAzyme的类酶催化功能。该工做批注，将金属纳米颗粒热簿本化为单簿本纳米酶是构建下功能纳米酶的实用策略，为公平设念战劣化模拟做作酶斥天了一条新蹊径。钻研功能以题为“Thermal Atomization of Platinum Nanoparticles into Single Atoms: An Effffective Strategy for Engineering High-Performance Nanozymes”宣告正在国内驰誉期刊J. Am. Chem. Soc.。

【图文解读】

图一、Pt_TS-SAzyme 的分解战挨算表征
（a） Pt_TS-SAzyme的制备历程示诡计；

（b）ZIF-8/Pt NPs@PZS的TEM图像；

（c-e） Pt_TS-SAzyme 的TEM 、放大大TEM战吸应EDS映射图像；

（f-g）Pt_TS-SAzyme的AC HAADF-STEM图像战放大大图像。

图二、Pt_TS-SAzyme的簿本挨算阐收
（a） Pt_TS-SAzyme、Pt箔战PtO₂的魔难魔难Pt-L₃-edge EXAFS旗帜旗号的傅坐叶变更幅度；

（b） Pt_TS-SAzyme、Pt箔战PtO₂的WT直线；

（c） Pt_TS-SAzyme正在R空间中的EXAFS拟开阐收；

（d） Pt_TS-SAzyme正在k空间中的EXAFS拟开阐收；

（e） Pt_TS-SAzyme、Pt箔战PtO₂的 Pt L₃-edge XANES光谱；

（f） 比力 Pt_TS-SAzyme的魔难魔难XANES光谱与实际模拟XANES光谱。

图三、Pt_TS-SAzyme 的类过氧化物酶催化活性
（a） 基于Pt的纳米酶隐现出固有的类过氧化物酶活性，并催化过氧化物酶底物的氧化以产去世比色反映反映；

（b）由Pt_TS-SAzyme、Pt NPs纳米酶或者无Pt活性位面的有机碳骨架（NPS-HC）催化的TMB比色反映反映的反映反映时候直线；

（c） Pt_TS-SAzyme战Pt NPs纳米酶的比活性（U/nmol Pt簿本）；

（d） Pt_TS-SAzyme战Pt NPs纳米酶的催化能源教。

图四、PtN₃PS-SAzyme催化反映反映机理的DFT钻研
（a）Pt₁₀团簇热雾化成PtN₃PS战PtN₄单簿本的历程；

（b） H₂O₂战TMB正在PtN₃PS-SAzyme、PtN₄-SAzyme战Pt NPs 纳米酶上的热力教吸附；

（c）三种模子的过氧化物酶样活性。

图五、Pt_TS-SAzyme 的抗菌下场
（a）正在H₂O₂(1 mM) 存不才，比力Pt_TS-SAzyme (0.25 mg/mL)战Pt NPs纳米酶(0.25 mg/mL)对于小大肠杆菌、铜绿假单胞菌、肠炎梵衲氏菌、肺炎克雷伯菌战金黄色葡萄球菌的抗菌下场；

（b）不开处置组中，组成的小大肠杆菌的代表性菌降；

（c）正在H₂O₂(1 mM)存不才，操做Pt_TS-SAzyme(0.25 mg/mL)或者Pt NPs 纳米酶(0.25 mg/mL)处置的小大肠杆菌的代表性SEM图像。

【小结】

综上所述，做者初次报道了经由历程顺转烧结历程将Pt NPs直接转化为 Pt单簿本以患上到下功能Pt单簿本纳米酶（Pt_TS-SAzyme）。所制备的 Pt_TS-SAzyme展现出劣秀的类过氧化物酶活性，远下于基于 Pt NPs的纳米酶。经由历程AC HAADF-STEM战XAFS表征战DFT合计批注，Pt、N、P战S簿本对于Pt_TS-SAzyme配合的Pt₁-N₃PS活性部份的协同熏染感动有助于赫然后退其催化活性战能源教。该工做批注，将基于金属 NPs的纳米酶热解成SAzymes是后退其酶匆匆功能的实用策略，从而为下功能家养酶的设念战工程化提供了一种新格式，以增长家养酶对于做作酶的交流。

文献链接：Thermal Atomization of Platinum Nanoparticles into Single Atoms: An Effective Strategy for Engineering High-Performance Nanozymes. J. Am. Chem. Soc., 2021, DOI: 10.1021/jacs.1c08581.

本文由CQR编译。

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