自从年磁性铁纳米粒子具有过氧化物酶的发现打破了无机材料具有生物惰性的传统观念，激发了研究人员对探索其他新型酶样纳米材料的广泛兴趣。同时，几个小组发现了更多具有酶样性质的纳米材料，例如富勒烯衍生物、金纳米颗粒和稀土纳米颗粒。Scrimin及其同事发现，被硫醇单分子层保护的功能化金纳米颗粒表现出类似核糖核酸酶的活性，并创造了术语“纳米酶”。纳米酶可根据其各种类似酶的特性进行分类。典型的纳米酶具有氧化酶样（OXD样）（Au、Cu、Mo和Pt），POD样（Fe、V和金属有机骨架（MOF）），过氧化氢酶样（金属、金属氧化物和PB），超氧化物歧化酶样（SOD样）（C、Ce和黑色素）和水解酶（C、Au和MOF）。纳米酶的催化活性可通过改变大小、构面和元素组成来高度调节。此外，就良好的稳定性和低成本制造而言，纳米酶胜过天然酶。迄今为止，在酶领域已经取得了显著进展（图1）。因此，纳米酶已广泛应用于生物传感器开发、环境分析、癌症治疗、检测和神经疾病干预中。
图1.酶研究时间表
已经提出改变晶面、粒度、组成、表面涂层、杂化和杂原子掺杂以产生用于改善催化活性的活性位点。尽管它们具有类似酶可调节的催化特性，但是由于金属利用率不足，异质纳米酶的修饰仍然面临挑战。纳米酶的不同组成确实有助于催化活性提高，但是它也使催化机理复杂化，这使得难以预测活性位点。因此，需要在原子水平上进一步解释纳米酶的结构以评估催化活性。智能设计的单原子纳米酶（SAzymes）已经开发了近十年。年，发现分散在FeOx上的单个Pt原子载体显示出高的稳定性和对CO氧化的活性，因此首次提出了“单原子催化剂”。SAzymes具有自动分离的金属中心，可以提高金属利用率，从而最大化活性位点。SAzymes的催化中心不仅具有与天然酶类似的特征，而且还具有定义明确的协调结构，非常适合揭示催化机理。因此，与常规的纳米酶相比，SAzymes具有更好的活性、选择性和稳定性。另外，可以调节活性位点以整合多酶催化性能。最近，单原子催化剂，例如M-N4（M=Co、Fe、Zn等）、M-N5，开发了Pt-Cu和Pt/CeO2体系（图2）。SAzymes具有多种类似于酶的特性，包括POD、SOD、CAT和谷胱甘肽过氧化物酶（GPx-like）活性，它们在降解有机污染物、抗菌、抗发炎、和治疗诊断方面具有巨大的潜力。
图2.不同类型的单原子纳米酶。
这一成果发表在Biomater.Sci.上。标题为“Single-atomnanozymesforbiologicalapplications”DOI:10./D0BMH
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