梁敏敏课题组在单原子纳米酶设计制备方面获得重要进展

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11月2日，《Journal of the American Chemical Society 》 在线发表了题为“Thermal Atomization of Platinum Nanoparticles into Single Atoms: An Effective Strategy for Engineering High-Performance Nanozymes”的研究文章。纳米酶以其高稳定、成本低、易于储存等优点成为天然酶的理想替代品。然而目前纳米酶的催化性能还无法满足其在生物医学等领域的应用。随着纳米科学和技术的快速发展，新兴的单原子纳米酶以单个金属原子为活性中心，在各种催化反应中均表现出优异的性能。但是目前制备的单原子纳米酶由于缺乏金属活性中心和载体之间的稳定键合作用，再加之高的比表面自由能，使得单个金属原子有很强的迁移倾向并聚集成颗粒，这直接导致单原子纳米酶的催化性能下降甚至失活。该论文建立了一种制备高活性且共价稳定的金属单原子纳米酶的普适化方法，能够将铂金属纳米颗粒从纳米级别直接热解为单原子铂，并通过N、P 和 S 的配位键合将金属活性中心稳定下来，该过程使得单个铂活性中心的类过氧化物酶催化效率从9960 M-1s-2提升到100万多。该研究工作为合理设计和优化人工酶模拟酶开辟了新思路。

       文章的通讯作者为北京理工大学材料学院梁敏敏教授和清华大学王定胜教授。本研究得到了国家重点研发项目、国家自然科学基金和中国科学院青年创新促进会等的支持。
       文章信息：Yuanjun Chen, Peixia Wang, Haigang Hao, Juanji Hong, Haijing Li, Shufang Ji, Ang Li, Rui Gao, Juncai Dong, Xiaodong Han, Minmin Liang*, Dingsheng Wang*, Yadong Li. Thermal Atomization of Platinum Nanoparticles into Single Atoms: An Effective Strategy for Engineering High-Performance Nanozymes. J. Am. Chem. Soc. (2021) https://doi.org/10.1021/jacs.1c08581
       文章链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.1c08581


        文章来源：北京理工大学
        梁敏敏，北京理工大学教授。主要从事仿生纳米材料的生物工程化制备及其生物医学应用方面的研究。（1）首次报道了人铁蛋白天然识别肿瘤的新特性，阐明了铁蛋白由受体TfR1介导的肿瘤识别机制，并在大量临床样本上验证了铁蛋白的肿瘤识别特异性，体现了铁蛋白的重大临床应用价值。研究成果发表在《Nature Nanotechnology》，入选中国十大科技进展及中国科学院重大科技成果；（2）研制出具有重大临床应用前景的仿生纳米材料，实现了仿生纳米铁蛋白的生物工程化规模制备，建立了g 级生产工艺，制定了相应质控标准，研究成果发表在《Nature Protocols》；（3）利用仿生纳米铁蛋白的生物相容性及肿瘤靶向性，将抗癌药物高剂量装载于铁蛋白纳米空腔内，制备了铁蛋白纳米药物靶向递送系统，实现了抗癌药物的高效体内靶向输送，仅单次给药就有效抑制了肿瘤成长，研究成果发表在《PNAS》；（4）发现仿生铁蛋白的癌细胞高效转运通路，能够将信号分子高浓度富集于肿瘤细胞，克服了核医学与磁共振两种成像方式在灵敏度上存在的巨大差异（灵敏度相差107倍），实现了体内癌灶最高分辨率的形态学成像（磁共振）及最佳灵敏度的功能成像（核医学），研究成果发表在《ACS Nano》；（5）开发了基于仿生纳米铁蛋白的肿瘤病理诊断试剂盒，相关专利获得国内及美欧日授权，专利实现成果转让，并于2018年获两项医疗器械注册证书。仿生纳米铁蛋白用于肿瘤多模诊疗的工作是迄今为数不多的由中国人发现、国际认可并实现成果转化的系统性工作。鉴于以上重要学术贡献，申请人于2014年入选“中国科学院青年创新促进会”， 2018年入选中科院青年创新促进会优秀会员，多次应邀在国际、国内学术会议上做大会/特邀报告10余次。担任JACS，Nature Nanotechnology，PNAS 等30多个国际期刊的学术审稿人。2017年获优国家优秀青年科学基金，2018年获第三届中源协和生命医学奖。
         王定胜， 2004年于中国科学技术大学化学物理系获理学学士学位。2009年于清华大学化学系获理学博士学位。2009至2012年在清华大学物理系从事博士后研究。2012年7月加入清华大学化学系，被聘为讲师，2012年12月，晋升为副教授。2015年获博士生导师资格。研究领域为无机纳米材料化学，自2009年博士毕业以来，一直以无机纳米合成化学为基础，主要从事金属纳米晶、团簇及单原子为主的无机功能纳米材料的合成、结构调控与催化性能研究。2012年获全国优秀博士学位论文奖。2013年获国家优秀青年科学基金。2018年获青年拔尖。近三年发表学术论文47篇，含1篇Proc. Natl. Acad. Sci.、1篇Sci. Adv.、5篇Nature Commun.、7篇J. Am. Chem. Soc.、6篇Angew. Chem. Int. Ed.、5篇Adv. Mater.、1篇Energy Environ. Sci.、1篇Joule等。