Les nanozymes - nanomatériaux catalytiques avec des caractéristiques de type enzymatique - offrent l'avantage d'un faible coût, haute stabilité, activité catalytique réglable et facilité de production de masse. Pour ces raisons, ils ont été largement appliqués dans la biodétection, thérapeutique et protection de l'environnement.

Cependant, la faible densité de sites actifs dans les nanozymes est liée à une activité catalytique beaucoup plus faible qu'avec les enzymes naturelles. En outre, leur composition élémentaire non homogène et leurs mécanismes catalytiques complexes dérivés de la structure des facettes restreignent sérieusement l'application étendue des nanozymes conventionnels.

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Dong Shaojun de l'Institut de chimie appliquée de Changchun (CIAC) de l'Académie chinoise des sciences a découvert une nouvelle classe de nanozymes à un seul atome, qui intègre une technologie de pointe à atome unique avec des sites actifs intrinsèques de type enzyme.

Les chercheurs ont synthétisé des nanozymes à un seul atome avec du FeN axial N-coordonné confiné dans un nanocadre de carbone 5 centres (FeN 5 SA/CNF). Des calculs théoriques et des études expérimentales ont indiqué que l'activité de type oxydase la plus élevée de FeN 5 SA/CNF a été dérivé des sites actifs de type enzymatique et des mécanismes catalytiques.

Les centres métalliques dispersés atomiquement maximisaient l'efficacité d'utilisation atomique et la densité des sites actifs. La structure de coordination bien définie a fourni un modèle expérimental clair pour l'étude des mécanismes.

Les résultats actuels suggèrent que les nanozymes à un seul atome ont surmonté les inconvénients critiques des nanozymes conventionnels. En outre, imiter les sites actifs d'enzymes naturelles semble être une méthode efficace pour la synthèse de nanozymes à un seul atome avec une activité élevée et un mécanisme clair.

Par ailleurs, la propriété catalytique et le mécanisme des nanozymes à un seul atome dépendent principalement de la configuration stérique des centres actifs, plutôt que la taille, structure ou facette des supports. Ainsi, en modifiant les nanomatériaux supportés, certains types de sites actifs peuvent être étendus à des applications générales avec des mécanismes de type enzymatique définis.

L'étude, Publié dans Avancées scientifiques , montre que les nanozymes à atome unique définis offrent une nouvelle perspective sur le mécanisme catalytique et la conception rationnelle des nanozymes. Ils montrent également un grand potentiel pour devenir la prochaine génération de nanozymes.