中国科学院合肥物质科学研究院王辉研究员领导的课题组设计了一种轴向O原子调控的Fe-N 4纳米酶，在无外界刺激的情况下，在缺氧环境下实现了高效的H 2 O 2 Russell 反应生成单线态氧(1 O 2)。

1 O 2升高策略有望抑制恶性肿瘤增殖，但面临诸多挑战，例如低效且侵入性的外部刺激、低氧肿瘤微环境和氧化还原物质过度表达。Russell 型化学动力学疗法 (CDT) 提供了一种不依赖氧气的替代方法来增敏1 O 2生成，从而减少正常组织损伤。

然而，Russell 型 CDT 仅使用了 Cu 基和 Mo 基纳米材料，因为其他材料都是惰性的。具有可调电子结构和均匀活性位点的单原子酶 (SAE) 为设计 Russell 型纳米试剂提供了潜力，但它们的对称电子分布通常导致催化性能不佳。

本研究设计了一种新型单原子酶(SAE)，其特点是轴向O原子设计的Fe-N 4结构。密度泛函理论计算表明，轴向O原子的加入使Fe-N 4位点的d带中心向费米能级移动，降低了活化能，提高了1 O 2 的选择性和生产效率。五配位的O-Fe-N 4结构确保了明显的催化活性。

值得注意的是，O-Fe-N 4纳米酶表现出自级联酶性能，具有谷胱甘肽氧化酶模拟活性和活性氧诱导性能，防止了活性氧的流失。

体内和体外实验均表明，谷胱甘肽过氧化物酶4和脂质过氧化的减少共同抑制了三阴性乳腺癌细胞的增殖。

研究团队表示，O-Fe-N 4 SAE 不仅解决了1 O 2升高肿瘤治疗策略的固有局限性，而且还为 Fe-N 4催化剂的先进催化效率提供了宝贵的见解。