纳米酶是近年来发现的可以模拟体内部分酶催化反应过程的一类高活性纳米催化剂，然而目前已经被报道的纳米酶（如氧化铁、氧化铈等）多为辣根过氧化物酶、过氧化氢酶等，主要以O2-，H2O2等无机氧化物为反应底物。然而，有机物是生命体最主要的组成成分，以有机物为底物的纳米酶的发现对于纳米生物学效应的理解及新型催化剂的研发意义重大。
苏州大学李瑞宾实验团队发现二维SnSe纳米材料可以模拟多种脱氢酶的活性，这是首次报道以生命体内的有机物为底物的纳米脱氢酶，相关成果以“Two-dimension tin selenide (SnSe) nanosheets capable of mimicking key dehydrogenases in cellular metabolism”为题于发表于Angewandte Chemie International Edition杂志上。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201913035
本研究首次发现了一种全新的具有脱氢酶活性的纳米酶——二维硒化锡纳米片（SnSe），可以模拟体内重要的脱氢反应过程，催化乳酸、乙醇、苹果酸、甘油三磷酸等底物的脱氢反应。这些有机物的脱氢反应是细胞能量代谢的关键步骤，与细胞内糖类、脂类、氨基酸的代谢以及机体免疫调控和肿瘤等疾病的发生密切相关。与天然的蛋白酶相比，SnSe纳米酶具有活性高、可重复多次使用、对极端环境的耐受性强等诸多优势。并且SnSe催化的脱氢反应不依赖于NAD+等辅酶的参与，可以极大地降低该反应工业化应用的成本。实验结合模拟计算结果，该研究探索了SnSe催化脱氢反应的机理，证实纳米片的表面空穴，氢结合能及二维片层结构是决定其脱氢酶活性的关键理化性质（图1）。
图1 SnSe二维纳米酶的脱氢反应产物鉴定与反应机制
该成果的报道不但拓宽了纳米酶在细胞生物学等方面的应用领域，降低了脱氢酶工业化的生产成本，也为未来体外模拟细胞物质合成代谢过程提供了可能性。苏州大学放射医学与防护学院助理研究员高梦博士为该论文第一作者、李瑞宾教授为通讯作者。江西师范大学王真真博士为共同第一作者、高兴发教授为共同通讯作者，通过模拟计算以乳酸为底物解释了催化反应机理。该工作得到国家自然科学基金（基金号：31700090; 21976126），科技部政府间国际科技创新合作（2018YFE0120400）等项目的资助。