单原子掺杂WSe₂簇

催化选择性可调

通过掺杂Cu、Ru或Zn单原子，能够定制WSe₂簇的类酶活性，使其表现出优异的抗氧化、过氧化氢酶或过氧化物酶样活性，远超天然酶。

Zhao, Ruoli · 李玲霞 · Liu, Tianyu · Wang, Hao · Liu, Changlong · Zhang, Shaofang · Sun, Si · 张晓东

ACS Applied Materials & Interfaces 2025

具体参数

抗氧化活性增强倍数

{'zh': '7.2', 'en': '7.2'} ×

类过氧化氢酶活性增强倍数

{'zh': '5.6', 'en': '5.6'} ×

类过氧化氢酶活性增强倍数

{'zh': '2.5', 'en': '2.5'} ×

米氏常数

{'zh': '0.43', 'en': '0.43'} mM

技术优势

选择性可定制

通过替换不同单原子（Cu、Ru、Zn），可以按需切换抗氧化、类过氧化氢酶或类过氧化物酶活性。

亲和力超天然酶

Ru-WSe₂的Km值仅0.43 mM，意味着底物结合能力比天然辣根过氧化物酶更强。

机理已阐明

DFT计算揭示选择性源于不同单原子周围的差异化电子转移和d带中心调控，为理性设计提供依据。

应用场景

• 抗氧化治疗：Cu/Zn掺杂簇清除活性氧，保护细胞免受氧化损伤。
• 生化检测：Ru掺杂簇的类过氧化物酶活性可催化显色底物，用于检测H₂O₂。
• 药物递送：WSe₂簇可负载药物并利用近红外光热效应可控释放。
• 酶替代疗法：Ru-WSe₂模拟过氧化物酶功能，可替代天然酶用于治疗。