Ускоренное открытие наноферментов с активностью супероксиддисмутазы с помощью высокопроизводительного вычислительного скрининга

Активность наноматериалов (НМ) в каталитическом уничтожении супероксид-анионов имитирует работу супероксиддисмутазы (СОД). Несмотря на то что десятки НМ продемонстрировали такую активность, лежащие в основе принципы остаются неясными, что затрудняет поиск НМ в качестве новых имитаторов СОД. В этой работе мы используем расчёты теории функционала плотности для изучения термодинамики и кинетики каталитических процессов и разрабатываем два принципа, а именно принцип энергетического уровня и принцип энергии адсорбции, объясняющие активность. Первый принцип количественно описывает роль промежуточной фронтальной молекулярной орбитали в переносе электронов для катализа. Второй принцип количественно описывает конкуренцию между желаемой каталитической реакцией и нежелательными побочными реакциями. Способность принципов предсказывать СОД-подобную активность металло-органических каркасов была подтверждена экспериментально. Оба принципа могут быть легко реализованы в компьютерных программах для вычислительного скрининга НМ с присущей СОД-подобной активностью.