近日，我院高兴发教授团队以“江西师范大学”为第一单位在国际著名期刊ACS Catalysis上在线发表了研究论文“Density Functional Theory-Based Method to Predict the Activities of Nanomaterials as Peroxidase Mimics”（原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c03426）。

跟天然酶相比，纳米酶具有价格和稳定性优势，且可兼具纳米材料特有的光、电、磁学性能，因此纳米酶研究和应用激起了人们广泛的兴趣。我国科学家在纳米酶研究领域处于国际引领地位。目前实验研究已发现超过300种无机纳米材料具有过氧化物酶（POD）活性，并在生物检测和抗菌等领域展现了应用潜力。然而人们对这些材料模拟POD活性的分子机制和构效关系的研究并不系统，对相关催化反应动力学的原子水平的认识也不深刻。

该工作基于密度泛函方法研究了不同化学组成、暴露晶面、晶格缺陷和化学修饰的氧化铁表面模拟POD活性——催化过氧化氢（H₂O₂）分子氧化有机底物——的分子机理和动力学，总结了该类催化反应的“三步机制”特征。基于BEP关系，他们进一步导出了预测纳米材料POD活性的能量描述符、火山型曲线和POD活性窗口。该模型不仅可预测氧化铁表面的POD活性，原则上也可预测其他任意遵循类似催化机制的纳米材料的POD活性。因此，它可望发展为一种通用而稳健的理论工具，用于计算机辅助POD纳米酶筛选和设计。该论文第一作者为高兴发教授团队青年教师沈小美博士。

除生物检测与抗菌，纳米酶也被广泛应用于肿瘤乏氧的改善与治疗。高兴发教授与国家纳米科学中心陈春英研究员团队合作，在基于新型二维纳米材料-石墨炔的肿瘤乏氧治疗应用方面取得重要的进展。研究成果“Graphdiyne-Templated Palladium-Nanoparticle Assembly as a Robust Oxygen Generator to Attenuate Tumor Hypoxia”近期发表于纳米科学领域知名期刊Nano Today（文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1748013220300761）。

同时，高兴发教授还与中国科学院生物物理研究所/中国科学院纳米酶工程实验室阎锡蕴院士团队合作，在《Nano Today》上在线发表了研究论文 A Metal-Free Nanozyme-Activated Prodrug Strategy for Targeted Tumor Catalytic Therapy （文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1748013220301043）。该工作首次提出了纳米酶前药系统用于肿瘤催化治疗的新策略，为肿瘤治疗提供了新思路，进一步拓展了纳米酶的生物医学应用。