纳米酶 :有催化功能的模拟酶

更新时间:2024-09-20 20:54

纳米酶是指具有催化活性的无机化合物纳米材料。纳米酶融合了天然酶和传统人工模拟酶的优点,具有催化活性可调节、结构稳定、制备简单、再生能力强等特性,使其成为最具研究价值和应用潜力的“新材料”之一。目前已有的纳米酶主要具有氧化还原类酶的活性,例如过氧化物酶、过氧化氢酶、臭氧歧化酶等,也有研究发现某些纳米酶具有碳酸酐酶葡萄糖醛酸酶等非氧化还原类酶的活性,例如过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧歧化酶等,也有研究发现某些纳米酶具有碳酸酊酶、葡萄糖醛酸酶等非氧化还原类酶的活性。

相比于天然酶和传统人工酶,纳米酶赋予了酶更多纳米材料的特有性质,如高比表面积、光学、电学、磁学等性质。此外,纳米酶易修饰,能连接生物分子设计各种生物传感器。另外,纳米酶的纳米结构对其催化活性影响巨大,纳米结构的调控能够实现纳米酶活性的有效调控。基于这些优点,纳米酶成为了目前模拟酶领域的研究热点。

发现

纳米酶的发现是基于材料在纳米尺度(1~100nm)展现出与其宏观尺度不同的新特性。一般情况下,纳米材料被认为是化学惰性的物质,自身不具备生物效应.例如,四氧化三铁纳米材料通常被认为是一种无机化合物的惰性物质,其磁性特征被广泛应用于蛋白质与核酸的分离纯化、细胞标记、肿瘤治疗以及核磁共振成像.如果想赋予磁纳米材料更多的功能,如催化活性,人们常常采用“加法”,在其表面修饰一些酶或其他催化基团,从而使其获得催化功能。例如,Scrimin等将氮杂冠醚(azacrown)修饰在金纳米颗粒表面,经锌离子合后,使其获得剪切磷酸二键的催化活性,以模拟RNase的功能.尽管这种被修饰的金纳米颗粒也被称为纳米酶,但其催化活性来自于其表面修饰的酶,而不是来自于纳米材料本身的特性。

应用

纳米酶的问世,改变了以往人们认为无机化合物纳米材料是一种生物惰性物质的传统观念,揭示了纳米材料内在的生物效应及新特性,丰富了模拟酶的研究,使其从有机配位化合物拓展到无机纳米材料,拓展了纳米材料的应用范围.鉴于纳米酶既有天然酶的高催化活性,又有模拟酶稳定而经济的特点,因此自2007年HRP纳米酶报道以来,纳米酶的研究迅速崛起,研究的涉及面也逐渐广泛,已经包括材料科学、物理、化学、生物、医学和环境等不同领域。

研究者

阎锡蕴,2015年5月10日,亚洲生物物理联盟(AsianBiophysicsAssociation,简称ABA)理事会宣布,中国生物物理学会副理事长兼秘书长、中国科学院生物物理研究所蛋白质多肽药物重点实验室主任阎锡蕴研究员成功当选ABA主席(2015-2018年)。她凭借其在纳米酶的发现和应用方面的科学贡献,以及在国际科技组织工作中的长期奉献,成为该组织自成立以来的首位女科学家主席。

参考资料

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