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研究背景
过氧化物酶(POD)是一类具有优异催化活性和选择性的生物催化剂,在分析传感领域的应用十分广泛。然而,天然酶较差的稳定性极大地限制了其在复杂环境中的活性和寿命,且高昂的成本阻碍了其更广泛的应用。近年来,纳米酶因其稳定性高、成本低、可批量生产而被选为天然酶的理想替代物并广泛应用于各个领域用于替代酶。然而,纳米酶的一个关键性问题在于其催化活性较天然酶仍存在不足。POD的活性位点是由五配位的亚铁血红素组成,此外,邻近的原子会直接影响Fe活性中心的电子结构,进而影响其催化活性和选择性。受到这一启发,在原子尺度下精确地设计和调控金属活性位点的结构是发展高活性纳米酶的有效策略。具体来说,纳米酶体系中结构-性能关系对于设计高性能纳米酶具有重要的指导意义,因此合理地设计调控原子级分散活性位点的电子结构和配位环境有望实现对天然酶性能的高效模拟。金属有机骨架(MOF)因其表面积大、孔隙率高、结构多样和功能可调等特点,已被广泛应用于气体吸附、存储和分离、催化及生物传感等多个领域。值得注意的是,凭借多功能有机配体和原子分散的金属结构单元,MOF的微观构型和电子结构可以通过多种策略进行有效调控。其中,有机官能团或杂原子掺入不仅可以影响临近金属原子的电子云密度、还可以改善自身的亲核性、稳定性和氧化还原电位。近年来,MOF的类酶活性引起了学术界的极大