用P和S元素对Fe-ZIF-8衍生物的一步性兴奋剂,用于增强ROS生成和抗菌应用
Jing Cheng1, Qiangwei Xin1, Yuyue Zhang1
1College of Polymer Science and Engineering, State Key Laboratory of Advanced Polymer Materials, Sichuan University, Chengdu, 610065, China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|September 27, 2025
概括
用 (P) 和硫 (S) 对MOF衍生的碳杂交物进行双异原子注,可以增强人造酶的活性. 这种ZFPS材料显示了对抗微生物应用的改善基质亲和力和催化效率.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 催化剂是一种催化剂.
- 生物技术是生物技术.
背景情况:
- 人工酶对于各种应用至关重要,但它们的均活性位点电荷分布限制了基质亲和力和催化效率.
- 开发用于调节活性位点的新策略对于提高人工酶性能至关重要.
研究的目的:
- 为MOF衍生碳杂交物开发双异原子兴奋剂策略,以提高人工酶的催化活性.
- 调查P和S联合兴奋剂对ZFPS (ZnS/FeP/Fe4P6N12S) 的电子结构和催化性能的影响.
主要方法:
- 合成了MOF衍生的碳杂交物,使用P和S的双 heteroatom 兴奋剂策略.
- 描述了材料的结构和电子特性,包括带隙和电荷分布.
- 运用密度函数理论 (DFT) 计算来理解在Fe位点上P,S共的机制.
- 评估过氧化酶类活性,氧化酶类活性和谷氨耗尽能力.
- 在抗口腔生物膜应用中评估了该材料在消除细菌生物膜方面的有效性.
主要成果:
- 由于P和S兴奋剂,ZFPS表现出不对称的电荷分布和富含电子的活性位点.
- DFT的计算证实,P,S共兴奋剂通过调节Fe站点的D频段电子结构来增强基质和活性站点之间的亲和力.
- 与无兴奋剂对应物相比,ZFPS的过氧化酶类活性 (Kcat/Km) 增加了33.3倍.
- 该物质表现出优异的素过氧化酶类活性和谷氨酸耗尽能力.
- 协同的催化活动导致了反应性氧物种的快速生成,有效地消灭了细菌生物膜.
结论:
- 双 heteroatom 兴奋剂策略通过优化活性位属性,有效地增强人工酶的催化活性.
- 由于其增强的催化功能和生物膜消除能力,ZFPS作为抗菌生物材料具有显著的潜力.
- 这项工作为设计先进的人工酶提供了一个简单的策略,为生物医学应用提供了更好的性能.
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