正常生物體內(nèi)的自由基產(chǎn)生和消除通常處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，適量的自由基能傳遞能量，幫助排出體內(nèi)毒素。但該平衡易在生物體受應(yīng)激后而被打破，從而產(chǎn)生過量自由基。過量自由基會(huì)減弱抵抗力，使得機(jī)體易受到致病菌感染，同時(shí)誘發(fā)多種疾病，如炎癥、血液病和腫瘤等。此外，過量自由基也會(huì)影響細(xì)胞修復(fù)和再生，破壞遺傳基因組織。因此發(fā)展高活性、生物相容性好和環(huán)境友好的納米酶來清除體內(nèi)過量自由基至關(guān)重要。然而，傳統(tǒng)的納米酶因缺乏高活性中心而限制了其自由基的清除性能。
單原子納米酶因其高原子利用率和配位環(huán)境可調(diào)的活性中心而受到廣泛的關(guān)注。近日，北京化工大學(xué)的劉軍楓教授團(tuán)隊(duì)，以生物相容性好、原料廉價(jià)易得、合成簡單方便的MgAl水滑石為載體成功合成了MgAl-LDH負(fù)載的Ru單原子納米酶（Ru1/LDH）。研究發(fā)現(xiàn)該Ru1/LDH納米酶具有優(yōu)異的類過氧化物酶性能，優(yōu)于大部分已經(jīng)報(bào)道的納米酶。進(jìn)一步理論研究表明單原子分散的Ru活性位點(diǎn)具有很高的本征活性是該單原子納米酶高性能的來源。此外，Ru1/LDH也被證明可用于其它多種自由基的有效清除。該工作為開發(fā)安全高效的自由基清除納米酶提供了一種新的可能。
通過簡單的浸漬還原法成功制備了Ru1/LDH單原子納米酶。 作者探究了Ru1/LDH和Ru NCs/LDH的類過氧化物酶的性能。從上圖可以看出Ru1/LDH比Ru NCs/LDH表現(xiàn)出了更為優(yōu)異的類過氧化物酶性能，同時(shí)優(yōu)于大量文獻(xiàn)報(bào)道的納米酶。此外，Ru1/LDH也表現(xiàn)出了很好的循環(huán)穩(wěn)定性。 理論模擬計(jì)算表明，H2O2在Ru1/LDH單原子酶上的解離是異裂過程，而在Ru NCs/LDH上的解離是均裂過程。異裂的解離過程使得H2O2在Ru1/LDH上分解決速步能壘低于在Ru NCs/LDH上的均裂過程，這是Ru1/LDH具有更為優(yōu)異類過氧化物酶性能的根源。 作者進(jìn)一步驗(yàn)證了Ru1/LDH單原子酶在生物體內(nèi)的清除自由基性能。Ru1/LDH單原子酶在48 h內(nèi)能有效清除體內(nèi)97%的活性氧自由基，同時(shí)表現(xiàn)出了很好的生物相容性。 在該工作中，劉軍楓教授團(tuán)隊(duì)發(fā)展了水滑石負(fù)載的單原子納米酶，實(shí)現(xiàn)了自由基的高效清除，這是首例基于水滑石基單原子酶清除自由基的報(bào)道。該工作為探索更安全高效的自由基清除納米酶提供了一個(gè)新的可能。 論文信息 Atomization-Induced High Intrinsic Activity of a Biocompatible MgAl-LDH Supported Ru Single-Atom Nanozyme for Efficient Radicals Scavenging Dr. Bingqing Wang, Yingyan Fang, Xu Han, Runtao Jiang, Lin Zhao, Xiang Yang, Jing Jin, Prof. Aijuan Han, Prof. Junfeng Liu 文章的第一作者是北京化工大學(xué)的王兵慶博士、方鶯燕碩士和韓旭博士。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202307133
