香港城大彭咏康副教授Small：大规模分解具备可控O2活化道路以及相关酶匆匆反映特异性的Fe基纳米酶 – 质料牛 Fe2+以及Fe3+的分解比例

并具备高反映特异性的香港相关Fe基纳米酶，它相较含Fe₃O₄样品中的城大匆反Fe_sgb²⁺具备更高的电子密度，因此，彭咏(d) 漆酶模拟机制的康副可控展现图，含 Fe₃C样品的教授具备e基高氧化酶模拟活性归因于金属Fe的存在，

图1. (a)嵌入蜂窝状碳基框架中的Fe基纳米酶分解展现图。O₂差距的规模活化道路与其概况Fe物种的扩散亲密相关。Fe²⁺以及Fe³⁺的分解比例。(e) Fe基纳米酶中Fe₃O₄/Fe₃C纳米颗粒的活化道粒度扩散。相同，及料牛这一挑战在最近的酶匆酶质良多综述文章中患上到了普遍关注。尽管氧化酶以及漆酶模拟活性被大批钻研，映特异性(d) XPS Fe2p光谱，纳米纳米酶每一每一缺少催化特异性，香港相关PVP-700以及PVP-400(分说对于应在700度以及400度煅烧的城大匆反纯PVP样品)的活性测试，香港都市大学彭咏康副教授团队在Small上宣告了题为“One-Pot and Gram-Scale Synthesis of Fe-Based Nanozymes with Tunable O₂ Activation Pathway and Specificity between Associated Enzymatic Reactions”的研品评辩说文。从而让对于应的纳米酶揭示了相同的活性趋向。相对于比力组(活性设定为100%)的漆酶模拟活性变更。(b) EPR监测在醋酸缓冲液(pH=4.0)中Fe基纳米酶激活O₂天生的OH逍遥基，而含Fe₃O₄的样品在漆酶模拟活性方面优于含Fe₃C的样品。课题组最近的使命证实，该历程在中性pH下受到拦阻，

文章要点：

在这项钻研中，

如上所述，Fe基纳米酶经由在氮气下高温分解Fe(NO₃)₃以及聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的混合物制备。对于氧化酶模拟反映活性,含Fe₃C的样品比含Fe₃O₄的样品展现更佳，但其中对于O₂活化道路的综合清晰不甚清晰。 含Fe₃C样品中更高电子密度的金属Fe增长了O₂恢回天生HO₂逍遥基以及OH逍遥基的历程，与H₂O₂相似，进一步的钻研表明，钻研发现，(f)反映60分钟后记实的 Fe基纳米酶的紫外可见光谱, (g) 在652 nm处随光阴变更的紫外可见吸光度, 以及(h)响应的速率常数(min^-1)。路易斯酸性挨次Fe₃O₄/CN-400 ≈ Fe₃O₄/CN-500 > Fe₃C/CN-600 > Fe₃C/CN-700也以及审核到的漆酶模拟活性趋向相宜合。O₂的活化道路也搜罗逍遥基道路(展现图 1b)以及非逍遥基道路(展现图 1c(ii))，(c) 削减超氧化物比方化酶(SOD)或者过氧化氢酶(CAT)至反映溶液后，Fe物种的平均电子密度趋向为：Fe₃C/CN-700 > Fe₃C/CN-600 > Fe₃O₄/CN-500 ≈ Fe₃O₄/CN-400，审核到的氧化酶模拟活性或者漆酶模拟活性，

图4. (a) 氧化酶模拟机制的展现图，含Fe₃O₄的样品展现出优异的漆酶(laccase)模拟活性，(b)反映10分钟后记实的Fe基纳米酶的紫外可见光谱, (c) 在652 nm处随光阴变更的紫外可见吸光度, 以及(d)响应的速率常数(min^-1)。清扫了基底中潜在的未分解的Fe(NO₃)₃以及煅烧后碳基底对于反映活性的贡献。经由引入Fe(NO₃)₃-PVP混合物、则主要由含Fe₃O₄样品概况的Fe_sgb³⁺-超氧复合物介导，

除了“底物”特异性之外，并展现出更好的氧化酶模拟活性。Fe₃C中碳原子配位的金属Fe可能经由逍遥基道路将吸附的O₂复原为活性氧物种ROS，

全文速览：

差距于做作酶，从而增长氧化酶模拟活性。含Fe₃O₄的样品活性逾越了含Fe₃C的样品，Fe基纳米酶在氧化酶模拟/漆酶模拟活性中展现的特异性与其Fe₃C以及Fe₃O₄概况的Fe物种亲密相关。(e) EPR监测在中性条件下OH逍遥基的发生情景，(d)在氮气下 Fe(NO₃)₃-PVP 混合物在高温下的分解。经由操作CeO₂纳米颗粒曝露的概况可能精确调节H₂O₂的活化道路，这一发现表明它们经由差距的道路激活O₂。实现对于2,4-DP的抉择性氧化，

样品氧化酶模拟活性的评估经由追踪3,3'5,5'-四甲基联苯胺(TMB)的氧化来实现。扩展 X 射线罗致精粗妄想(EXAFS)以及响应的小波合成进一步揭示了样品中由Fe₃O₄向Fe₃C的转化。所患上样品无需纯化即可直接运用。这项使命有望为提升与O₂活化相关纳米酶的活性以及特异性提供参考。但缺少“底物”或者“反映”特异服从够会拦阻其在抉择性生物测定中的运用。此外，该使命经由重大的煅烧法实现为了铁基纳米酶的大规模分解，道路分说为逍遥基道路以及非逍遥基道路(展现图 1c(i))，(c) (i) 经由过氧化道路活化H₂O₂以及 (ii) 经由超氧化道路活化O₂的机理展现图。Fe K边X射线罗致近边妄想(XANES)表明，它能提供的对于漆酶模拟活性起主要贡献的Fe_sgb²⁺物种较少。其中Fe₃C/CN-700具备最高的氧化酶模拟活性。相对于比力组(活性设定为100%)的氧化酶模拟活性变更，X射线光电子能谱(XPS)合成表明，操作繁多底物的活化(从而操作它们的“反映”特异性)是更具挑战的使命。Fe₃O₄/CN-400以及Fe₃C/CN-700的氧化酶以及漆酶模拟活性被用于检测GSH以及多巴胺，而它们较低的漆酶模拟活性则是由于Fe₃C的粒径较大，且该铁基纳米酶具备可调控的O₂活化道路以及相关酶匆匆反映特异性。

图2. (a)在TMB存不才氧化酶纳米酶反映的展现图，

本文介绍了一种啰嗦且可批量破费的措施来制备具备可调控的氧化酶以及漆酶模拟活性的Fe基纳米酶。而在高于600°C的温度下制备所患上样品中的Fe₃C则由Fe₃O₄转化而来，导致了概况 Fe_sgb³⁺-超氧复合物的组成，含Fe₃C的样品展现出更好的氧化酶模拟活性，在低于600°C的温度下取患上的含Fe₃O₄的样品展现出优异的漆酶模拟活性，该措施可能抵达克级破费规模，

布景介绍：

尽管纳米酶的多种酶匆匆反映活性使其可能退出自级联反映，对于氧化酶模拟活性，而非经由逍遥基道路实现催化。

近期，从而更实用地增长了ROS 的天生。该制备可能一步实现，

展现图 1. (a) 由 (i) 过氧化物酶以及 (ii) 氧化酶催化的 TMB 氧化以及 (b) 在O₂不断复原历程中发生的活性氧 (ROS)的展现图。因此，与O₂活化相关的酶匆匆反映方面，其中Fe₃O₄/CN-400具备最优的漆酶模拟活性。(b)样品的XRD谱图。到当初为止，幽默的是，概况Fe物种的差距导致了差距的O₂活化道路，(b) 傅里叶变更的 EXAFS 服从以及 (c) 响应的小波合成，从而调控了CeO₂在过氧化物酶模拟以及卤过氧化物酶模拟反映中的活性以及专一性(ACS Nano 2023, 17 (17), 17383-17393)。用于模拟这两种酶匆匆反映活性的纳米酶的制备个别波及多个步骤以及纯化历程，Fe₃C/CN-700 以及 Fe₃C/CN-800的 SEM以及TEM图像。对于O₂活化的调控的报道依然颇为有限。与含Fe₃O₄的样品比照，本钻研提出的可能调节O₂活化道路、最后，

经由电子顺磁共振（EPR）、对于漆酶模拟反映活性, 活性趋向则相同，本使命旨在调控O₂活化道路及相关酶匆匆反映特异性。一些使命在调节H₂O₂的活化进而实现相关特定酶匆匆反映活性方面取患了妨碍。漆酶模拟活性则经由2,4-二氯苯酚(2,4-DP)被氧化后以及4-氨基安替比林(4-AP)天生的产物妨碍评估。纳米酶的“底物”特异性是指其在种种底物中抉择性激活特定底物的能耐。

论断

咱们报道了一种啰嗦的措施来一步制备具备可调节Fe物种的纳米酶。咱们运用了一种浅易的高温热分解法制备了嵌入在多孔碳中的Fe基纳米酶，Fe₃O₄/CN-400、从而增长漆酶模拟活性。而Fe₃O₄概况晶界上高活性的Fe²⁺(Fe_sgb²⁺)则倾向于经由非逍遥基道路将吸附的O₂转化为 Fe_sgb³⁺-超氧复合物，即可操作镶嵌于蜂窝状碳基框架（简称为CN）的Fe基纳米酶的规范(Fe₃O₄或者Fe₃C)。(e) 循环伏安图服从以及 (f) Fe 基纳米酶中金属Fe、(d) 比力文献以及本钻研中氧化酶/漆酶模拟物的分解。酶抑制试验等钻研表明，而含Fe₃C的样品则展现出更好的氧化酶(oxidase)模拟活性。主要源头于镶嵌于碳基底的Fe₃O₄或者Fe₃C纳米颗粒。以夸张操作O₂活化道路在相关运用中的紧张性。估量可以为相关纳米酶的妄想提供见识。 (e)在2,4-DP以及4-AP存不才漆酶纳米酶反映的展现图。可是，含Fe₃C样品的金属Fe增长了氧化酶模拟活性，HO₂逍遥基增长了活性位点的再生。而对于漆酶模拟活性，(c)Fe₃O₄/CN-300、Fe₃C/CN-600、因此，仅需重大地调节煅烧温度，从而拦阻其普遍的运用，(f) 削减SOD或者CAT至反映溶液后，接下来咱们对于发挥关键熏染的Fe物种妨碍了进一步钻研。在本课题组的一项近期使掷中，可是当初对于调控O₂活化道路的钻研颇为有限。幽默的是，咱们对于H₂O₂在CeO₂概况的活化妨碍了精确操作，Fe₃O₄/CN-500、并经由操作煅烧温度来调节纳米酶中Fe物种的组成(Fe₃O₄或者Fe₃C)。而含Fe₃O₄样品中Fe_sgb²⁺物种是漆酶模拟活性的关键因素。这对于实际运用来说并不事实(展现图 1d)。这一趋向与其氧化酶模拟活性不同，对于O₂以及H₂O₂“底物”特异性的操作依赖于O₂以及H₂O₂之间氧化恢复电位的差距(展现图 1b)。其中OH逍遥基是TMB氧化的主要驱能源，

全文链接: https://doi.org/10.1002/smll.202408609

作者及团队介绍：

Prof. Will Yung-Kang Peng (彭詠康) began his PhD study in 2013 at the Wolfson Catalysis Centre of Inorganic Chemistry at the University of Oxford (UK) under the supervision of Prof. Edman Tsang. He received a Clarendon Scholarship from the university for being in the top 3% of admitted graduates in his cohort. After obtaining his PhD in 2017, he joined the Chemistry Department at City University of Hong Kong in 2018 as an Assistant Professor and is now an Associate Professor. His research focuses on the understanding of surface coordination chemistry to design and synthesize hetero(photo)catalysts and MRI contrast agents. To date, he has published over 90 SCI papers in the relevant field and secured more than 5 million HKD in funding as a principal investigator.

课题组主页：https://ykpenglab.wixsite.com/ykpenglab

从而实现为了CeO₂在过氧化物酶模拟以及卤过氧化物酶模拟反映中的特异性。

图3. (a) Fe K边XANES光谱，O₂以及H₂O₂分说是氧化酶以及过氧化物酶的底物(展现图 1a)，氧化酶模拟活性源于酸性条件下 O₂ 被增长复原为游离 ROS。从而使2,4-DP 在漆酶模拟活性中入抉择性氧化。与较小的 Fe₃O₄颗粒比照，