Chem. Soc. Rev | 将单原子催化剂应用于生物医学领域

2022-04-14 14:04

普通的纳米催化剂由于其固有的结构缺陷而导致其催化活性和选择性有限，因此很难在生物学上有效地替代天然酶。减小纳米催化剂的尺寸可大大提高其催化活性和选择性。在这一概念的指导下，纳米催化剂的发展现在进入了原子级精确控制的时代。单原子催化剂(SACs)，以原子分散的活性位点为特征，具有最大的原子利用、精确定位的金属中心、独特的金属-载体相互作用和相同的配位环境。SACs的这些优点能够极大地提高每个金属原子的比活性，进而实现卓越的催化活性和选择性，以模拟甚至超越自然酶的功能。尽管催化剂的大小确实很重要，但对于在单原子尺度上开发催化剂来说，“越小越好”的指导原则是否仍然是正确的在目前还不清楚。因此，在进一步将SACs扩展到生物医学应用之前，需要对这一紧迫的问题进行充分的讨论。

烟台新药创制山东省实验室程震研究员、武汉理工大学常柏松研究员、华中科技大学孙子燕在对SACs的合成策略及性能改善方法等相关问题进行详细的讨论。相关成果于2022年4月 14日以“Engineering single-atom catalysts toward biomedical applications”为题发表在国际知名学术期刊Chemical Society上。

作者在文中首先概述了近年来SACs合成策略的研究进展，并以此为基础，讨论了在原子水平上改善类酶催化性能的最新成果并比较了不同尺度下的催化剂的结构和功能，包括纳米颗粒、纳米团簇、少原子团簇和单原子等。

与传统观点相反，SACs在特定反应中并不是催化活性最具的催化剂，尤其是在那些需要多位点辅助活性的反应中；随后，作者重点介绍了SACs在生物医学应用方面的作用，并对SACs相关的纳米催化医学研究所面临的挑战和发展前景进行了讨论和展望。

       DOI: 10.1039/d1cs00421b

      全文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/cs/d1cs00421b

（供稿部门：程震课题组；供稿人：索永宽）