作为可逆电子站的单原子S-Cu-S站点的工程维度配置,用于增强的过氧化酶模拟
Wenjie Ma1,2, Qian He3, Jiancheng Sun3
1CAS Key Laboratory for Biomedical Effects of Nanomaterials and Nanosafety & CAS Center for Excellent in Nanoscience, Institute of High Energy Physics and National Center for Nanoscience and Technology of China, Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100049, China.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|October 3, 2025
概括
这项研究介绍了MoCC,这是一种新型的单原子纳米酶,使用L-氨酸进行工程,以增强催化活性. MoCC模仿天然酶,在产生活性氧物种以消除牙细菌方面表现出卓越的性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物材料工程 生物材料工程
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 单原子纳米酶 (SAzymes) 由于3D结构和类似酶的构建块的局限性,难以复制自然的金属酶.
- 开发具有增强催化效率和仿生特征的SA酶对于先进的应用至关重要.
研究的目的:
- 为了设计一种新的SAzyme,MoCC,使用L-氨酸进行自动组装,创建仿生3D催化站点.
- 为了研究MoCC的过氧化酶类活性,基质结合和与天然酶相比的效率.
- 探索MoCC在产生抗菌应用的活性氧物种方面的潜力.
主要方法:
- 利用L-氨酸 (L-Cys) 来触发MoS2纳米酶上S-Cu-S单原子催化位的自组合.
- 对于单原子负荷,基质结合动力学 (米歇利斯常数) 和反应速度的特征MoCC.
- 运用密度函数理论 (DFT) 阐明催化机制和电子转移途径.
- 通过自由基生成评估了MoCC对牙科细菌和生物膜的抗菌疗效.
主要成果:
- 在MoCC中通过L-Cys协调实现了高的Cu单原子负荷 (10.11%),防止聚合.
- 莫克克表现出明显更高的过氧化酶类活性,反应速度和亲和力,而不是胡卜过氧化酶 (HRP).
- DFT揭示了S-Cu-S位点的L-Cys稳定促进了高效的电子转移和基生成.
- MoCC表现出级联酶类活性和sono-piezocatalysis,放大反应性氧物种以有效消除牙细菌和生物膜.
结论:
- 由L-氨酸驱动的自动组装成功创建了一个具有增强催化性能的3D生物模拟SAzyme (MoCC).
- 在过氧化酶类活性方面,MoCC超越了自然酶,并显示出对抗菌应用的希望.
- 工程SAzyme为设计具有类似酶功能的高性能纳米酶提供了一个新的策略.
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