Atomization‐Induced High Intrinsic Activity of a Biocompatible MgAl‐LDH Supported Ru Single‐Atom Nanozyme for Efficient Radicals Scavenging

化学 激进的 清除 生物相容性材料 Atom(片上系统) 材料科学 有机化学 抗氧化剂 计算机科学 生物医学工程 医学 嵌入式系统
作者
Bingqing Wang,Yingyan Fang,Xu Han,Runtao Jiang,Lin Zhao,Yang Xiang,Jing Jin,Aijuan Han,Junfeng Liu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:62 (38) 被引量:33
标识
DOI:10.1002/anie.202307133
摘要

Developing efficient nanozymes to mimic natural enzymes for scavenging reactive radicals remains a significant challenge owing to the insufficient activity of conventional nanozymes. Herein, we report a novel Ru single-atom nanozyme (SAE), featuring atomically dispersed Ru atoms on a biocompatible MgAl-layered double hydroxide (Ru1 /LDH). The prepared Ru1 /LDH SAE shows high intrinsic peroxidase (POD)-like catalytic activity, which outperforms the Ru nanoclusters (NCs) nanozyme by a factor of 20 and surpasses most SAEs. The density functional theory calculations reveal that the high intrinsic POD-like activity of Ru1 /LDH can be attributed to a heterolytic path of H2 O2 dissociation on the single Ru sites, which requires lower free energy (0.43 eV) compared to the homolytic path dissociation on Ru NC (0.63 eV). In addition, the Ru1 /LDH SAE shows excellent multiple free radicals scavenging ability, including superoxide anion radical (O2 ⋅- ), hydroxyl radical (⋅OH), nitric oxide radical (NO⋅) and 2, 2-diphenyl-1-picrylhydrazyl radical (DPPH⋅). Given the advantages of Ru1 /LDH with high enzymatic activities, biosafety, and ease to scale up, it paves the way for exploring SAEs in the practical biological immunity system.
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