nanozymen, enzymachtige katalytische nanomaterialen, worden beschouwd als de volgende generatie enzymnabootsers omdat ze niet alleen de intrinsieke beperkingen van natuurlijke enzymen overwinnen, maar bezitten ook unieke eigenschappen in vergelijking met conventionele kunstmatige enzymen. Tot nu, veel nanomaterialen zijn onderzocht om verschillende natuurlijke enzymen na te bootsen, zoals peroxidase, oxidase, katalase, en hydrolase. Bijzonder, enorme inspanningen zijn besteed aan peroxidase-achtige nanozymen vanwege hun toepassingen in de biomedische diagnose, biobeeldvorming, anti-biofouling coatings, enzovoort.

Hoewel er recentelijk doorbraken zijn gemaakt in peroxidase-achtige nanozymen, de meeste onderzoeken zijn gebaseerd op trial-and-error-strategieën om geschikte peroxidase-nabootsers te identificeren en te synthetiseren. De rationele strategieën voor het ontwerpen van effectieve nanozymen met peroxidase-achtige activiteit zullen een grote stap voorwaarts zijn op dit belangrijke en opkomende gebied, omdat het de identificatie van voorspellende descriptoren vereist - structurele kenmerken van de nanomaterialen die kunnen worden gebruikt als proxy's voor hun peroxidase-achtige activiteiten.

Om deze uitdaging aan te gaan, Wei en collega's meldden dat de werkzaamheid van een descriptor gebaseerd is op de bezetting van anti-binding, bijv. orbitalen (d.w.z. bijv. bezetting) om de peroxidase-achtige activiteit van perovskiet-transitiemetaaloxide (TMO) nanomaterialen te voorspellen en te optimaliseren. Ze identificeerden een vulkaanrelatie tussen de bezetting en de katalytische activiteit:namelijk, perovskiet TMO's met een bezetting van ongeveer één en nul (of twee) vertoonden de hoogste en laagste peroxidase-achtige activiteit, respectievelijk. De relatie tussen de vulkaan werd verder gerationaliseerd door berekeningen van de dichtheidsfunctionaaltheorie (DFT). De bezettingsdescriptor voorspelde met succes de peroxidase-achtige activiteit van binaire TMO's met dezelfde octaëdrische coördinatiegeometrieën.

Deze studie biedt niet alleen een rechttoe rechtaan en voorspellende activiteitsdescriptor voor het begeleiden van de zoektocht naar zeer actieve peroxidase-nabootsers, maar ook moleculaire inzichten voor het begrijpen van de mechanismen van de door nanozym gekatalyseerde reacties.