为各种酶反应设计高活性纳米酶在实际应用和基础研究中仍然是一个挑战。

近日，中科院长春应化所董绍俊院士，纽约州立大学石溪分校Jin Wang报道了通过对天然NADH氧化酶（NOX）催化功能的研究，设计并合成了一种多孔碳负载的钴催化剂（Co/C）NOX模拟物。

文章要点

1）研究人员通过一种有趣而简单的方法合成了Co/C。采用硝酸钴和咪唑的均匀混合物热解法制备了均匀包埋在碳中的Co纳米颗粒（NPs）。在热解过程中，咪唑同时聚合和蒸发，咪唑气体作为模板导致多孔产物的形成。

2）研究发现，Co/C可以催化NADH脱氢，并将电子转移到O₂中生成H₂O₂。密度泛函理论（DFT）计算表明，Co/C对O₂还原为H₂O₂或H₂O具有明显的催化作用。O₂还原为H₂O₂的选择性约为70%。

3）Co/C可以介导NADH向细胞色素c（Cyt c）等血红素蛋白的电子转移，从而表现出Cyt c还原酶的活性。此外，将Co/C研磨成纳米粒子后，得到的Co纳米颗粒还可以耗尽癌细胞中的NADH， NADH的耗竭导致OXPHOS受损、∆ψm降低、抑制ATP产生，多米诺效应最终导致癌细胞凋亡。

这项研究表明，理解天然酶的催化机理是设计纳米酶和寻找替代天然酶的实际应用的一条高效途径。

参考文献

Jinxing Chen, Xiliang Zheng, Jiaxin Zhang, Qian Ma, Zhiwei Zhao, Liang Huang, Weiwei Wu, Ying Wang, Jin Wang, Shaojun Dong, Bubble-templated synthesis of nanocatalyst Co/C as NADH oxidase mimic, National Science Review, 2021;, nwab186

DOI：10.1093/nsr/nwab186

https://doi.org/10.1093/nsr/nwab186