单原子纳米酶作为新一代纳米酶，凭借原子利用率最大化、金属-载体相互作用精准调控等优势，在生物医学领域展现出卓越催化效能，涵盖疾病诊断、肿瘤治疗、抗菌治疗、抗氧化应激治疗等多个方向。然而，稳定性问题成为制约其临床转化的关键瓶颈，包括金属原子团聚与活性位点流失、高温下配体键断裂、环境耐受性不足、生物安全性风险及催化长期稳定性有限等。明确这些稳定性挑战的内在机制，开发针对性解决方案，对推动单原子纳米酶的实际应用具有重要意义。
近日，东南大学张宇、武昊安团队联合郑州大学荆自伟团队在《Nano-Micro Letters》上发表了题为“Innovative strategies to overcome stability challenges of single-atom nanozymes ”的综述文章，系统阐述单原子纳米酶（SAzymes）的稳定性难题及创新解决方案，为其从实验室走向临床应用奠定重要理论基础。
单原子纳米酶的稳定性难题及创新解决策略
一、单原子纳米酶的稳定性挑战系统解析
研究团队全面梳理了单原子纳米酶在应用过程中面临的五大核心稳定性问题：
1.金属原子因高表面自由能，在催化反应或长期储存中易迁移团聚，导致活性位点密度降低；
2.高温环境下金属原子动能增加，配体键易断裂，削弱金属-载体相互作用；
3.在强酸、强碱、高氧化介质等复杂环境中，金属-配体键易弱化，载体结构易腐蚀；
4.非降解载体可能引发体内炎症或免疫反应，金属离子长期泄漏存在累积毒性风险；
5.缺乏天然酶的保护机制，长期催化和储存中易受外部因素影响而失活。
二、稳定性提升创新策略
针对上述挑战，研究团队提出三大类创新解决方案：
1.合成工艺优化：包括空间限制策略（利用多孔材料孔径实现金属原子空间隔离）、配位位点设计策略（通过轴向配位修饰、杂原子掺杂等增强金属-载体相互作用）、双金属协同策略（借助双金属间电子转移优化催化性能与稳定性）、缺陷工程策略（构建载体缺陷位点锚定金属单原子）及原子剥离-捕获策略（从金属纳米颗粒或块体中剥离并锚定金属单原子）。
2.表面修饰技术：通过适配体、抗体、多肽等靶向分子修饰，实现单原子纳米酶精准递送，减少脱靶积累；利用天然材料作为模板，提升生物相容性并促进代谢清除。
3.动态响应设计：构建 pH、光、酶等环境响应型单原子纳米酶，实现催化活性的按需开关或放大，适配肿瘤微环境等特定应用场景。
三、应用前景与未来方向
该综述总结了单原子纳米酶在生物医学领域的多元应用，包括生物传感检测、诊断成像、肿瘤的化学动力学治疗、光动力治疗、声动力治疗、光热治疗及免疫治疗等。研究团队提出，未来需通过“结构可预测、活性可调控、生物可相容、规模可放大”的四维发展路线，结合 AI 技术优化药物递送系统设计，进一步提升单原子纳米酶的稳定性与应用效能，推动其从实验室“明星材料”转变为精准医疗的临床工具。（审核：生医学院）
论文链接：https://doi.org/10.1007/s40820-025-01939-2