辽宁大学夏立新教授团队与中科院金属所、北京大学等单位合作，通过在原子尺度下对Cu活性中心结构的精准调控，成功构建了一种原子级分散Cu3团簇纳米酶，该纳米酶表现出优异的类氧化酶催化活性与抗菌性能。《应用催化B:环境》(Applied Catalysis B: Environmental) 发表了该项研究成果。该论文第一作者为澳门威威尼斯welcome博士研究生孟凡池，通讯作者为夏立新教授和杨黎妮教授等。

近年来，细菌的种类逐渐增多并严重的威胁着人类的健康。目前临床使用的抗生素类药物已经不能满足人们对抗菌剂的需求，所以寻找新型抗菌剂刻不容缓。纳米酶是一类具有类似天然酶催化活性的纳米材料，其因强大多样的类酶催化性能而备受关注。研究发现一些具有类氧化酶、类过氧化物酶活性的纳米酶可以催化O2/H2O2分解产生活性氧物种进而有效的灭活细菌。目前，纳米酶领域的研究热点仍然是单原子纳米酶。单原子纳米酶以原子级分散的单金属活性位点作为活性中心，具有最大化的原子利用率，且可以精确设计和控制孤立金属原子的配位结构，这有助于理解纳米酶的结构-性能关系。然而，单原子纳米酶由于缺乏相邻的金属原子作为辅助催化位点，这可能会降低单原子纳米酶的催化性能。因此，在原子尺度下构建具有优异催化抗菌性能的新型纳米酶方面仍然存在挑战。

研究团队以纳米金刚石@石墨烯（ND@G）为载体上构造了一种原子级分散的Cu3团簇纳米酶（Cu3/ND@G）。经球差电镜分析表明，原子级分散且表面完全暴露的Cu3团簇（Cu3/ND@G）锚定在富缺陷石墨烯表面。密度泛函理论（DFT）计算结果表明，原子级分散Cu3团簇作为活性中心有利于O2的吸附和活化，从而显著提高了Cu3/ND@G纳米酶的类氧化酶催化活性。Cu3/ND@G纳米酶在NaAc缓冲液(pH=4.5)中具有≥99%的抗菌率，其结构和优异的催化抗菌性能（图1）显示了其在抗菌等生物医学领域的潜在应用价值。

上述工作得到了国家自然科学基金、辽宁省兴英才计划、辽宁大学青年拔尖人才、辽宁省百千万人才工程科技活动项目的支持。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926337321009516