Coordin. Chem. Rev. | 铁基单原子纳米酶在生物医学中的应用

以下文章来源于纳米酶 Nanozymes ，作者Nanozymes

近年来随着纳米酶的蓬勃发展，原子利用率高达100%的单位点纳米酶(single-site nanozymes, SSNs)因其在催化活性和选择性方面的巨大优势而成为各个领域热门的研究前沿。值得一提的是，基于Fe原子的芬顿和类芬顿反应高效产生活性氧物种 (reactive oxygen species, ROS)用于肿瘤细胞的杀伤，铁基SSNs成为抗癌领域的研究前沿。受此启发，各种低成本的铁基的SSNs在生物医学领域迅速崛起，并以其非凡的性能在各个领域展现出巨大的应用前景。

铁基SSNs不仅具有丰富的地球资源，而且具有与天然生物酶极其相似的Fe-Nx配位结构，进而表现出优越的临床治疗效果。铁基SSNs在继承天然酶活性优势的基础上，具有更加突出的优势: (1) 铁活性位点分布均匀，易于准确识别和表征，有助于进一步了解其结构-活性关系和反应机理，从而促进生物医学领域更先进的铁基SSNs的定向和合理设计。(2) 单个Fe位点的配位环境不仅简单而且易于调节，有利于获得更优化的催化活性和选择性，从而提高治疗效果。(3) 铁基SSNs的微观结构与含有天然血红素的酶极为相似，已被证明能够同时模拟氧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶等多种酶的活性。这些独特的优势使得铁基SSNs在生物医学领域大放异彩。

然而，铁基SSNs仍旧面临着包括金属负载量有待提高，特异性不足，生物相容性和药物毒性有待优化，药代动力学和催化作用机理的研究缺乏等一系列亟待解决的问题。目前铁基SSNs仍处于蓬勃发展的新兴阶段，但迄今为止的大多数相关综述都集中在铁基单位点材料在电催化、光催化和热催化等方面的应用，因而全面详尽的综述铁基SSNs在生物医学领域的最新进展具有重要的现实意义。

近日，吉林大学化学系的管景奇教授围绕相关最新的研究进展在Coordination Chemistry Reviews 上发表了题为“Applications of single-site iron nanozymes in biomedicine”的综述。他们首先介绍了原子水平活性位点的表征手段和合成方法；随后概述了铁基SSNs的生物医学领域的作用机制及其在体内的药代动力学行为；此外还根据不同的应用方向包括疾病治疗、抗菌伤口消毒、生物传感和氧化应激细胞保护等，对其最前沿的研究应用进行系统地介绍；最后简明扼要地总结和展望了铁基SSNs未来应用于生物医学领域所面临的挑战和机遇。

作者简介：

管景奇，吉林大学“唐敖庆学者”英才教授、博士生导师，从事纳米簇-单原子材料合成及能源转化与储存研究。于2002年和2007年分别获得吉林大学化学学士和理学博士学位。2012-2018年先后在加州大学伯克利分校和大连化学物理研究所从事博士后研究。迄今为止共发表SCI论文190余篇，其中以第一作者或通讯作者身份在Nat. Catal.，Adv. Funct. Mater.，Chem. Sci.，Coord. Chem. Rev.等期刊上共发表相关SCI论文160余篇和2个学术专著章节，H因子41。目前担任《催化学报》和《物理化学学报》期刊青年编委。

个人主页：

https://teachers.jlu.edu.cn/Guan_Jingqi/zh_CN/index/39768/list/index.htm。

韩璟怡，毕业于中国石油大学（北京），获工学学士学位。现为吉林大学硕士研究生，导师是管景奇教授。主要研究方向是用于能量转换和储存的单核/多核催化剂的合成。目前以第一作者身份在Coord. Chem. Rev.，Chin. J. Catal.，Nano. Res.，Inorg. Chem. Front.和J. Colloid Interface Sci.杂志上发表学术论文7篇，并获得国家研究生奖学金。

转自：“NANO学术”微信公众号

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