董绍俊NSR：NADH氧化纳米模拟酶

通讯作者：Jin Wang；董绍俊

通讯单位：纽约州立大学石溪分校；中国科学院长春应用化学研究所

 

设计高活性纳米模拟酶加速酶促反应时实际应用和基础研究中的一个挑战。

 

因此，中国科学院长春应用化学研究所董绍俊院士团队和纽约州立大学石溪分校Jin Wang教授合作通过研究天然NADH氧化酶(NOX)的催化功能，使用一种简单的方法合成了多维碳负载的Co纳米粒子(Co/C)催化剂来模拟NOX。Co/C可以催化NADH的脱氢并将电子转移到O2产生H2O2。相关工作以“Bubble-templated synthesis of nanocatalyst Co/C as NADH oxidase mimic”为题发表在National Science Review上。

 

图1. Co/C的合成和表征。

 

要点1. 首先，将硝酸钴和咪唑的均匀混合物热解获得嵌入碳中的均匀Co纳米颗粒(NPs)。在热解过程中，咪唑同时聚合和蒸发。咪唑气体作为模板获得多孔材料。

 

要点2. 研究人员测试和密度泛函理论计算表明，Co/C可以显着催化NADH脱氢，然后将电子和质子转移到O2生成H2O2或H2O，表现出类似NADH氧化酶的活性。O2还原成H2O2的选择性约为70%。

 

要点3. Co/C还可以介导电子从NADH转移到血红素蛋白如细胞色素c，从而表现出细胞色素c还原酶样活性。

 

要点4. Co/C纳米颗粒可消耗癌细胞中的NADH，诱导活性氧增加，导致氧化磷酸化受损和线粒体膜电位降低，并导致ATP产生受损。

 

图2. 模拟Co/C的NADH氧化酶活性。

 

图3. 电催化ORR表征和理论计算。

 

图4. 模拟Co/C的细胞色素c还原酶活性。

 

图5. Co/C催化A549肺癌细胞中NADH的消耗。

 

链接：

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