納米酶是指具有催化活性的無機化合物納米材料。納米酶融合了天然酶和傳統人工模擬酶的優點,具有催化活性可調節、結構穩定、制備簡單、再生能力強等特性,使其成為最具研究價值和應用潛力的“新材料”之一。目前已有的納米酶主要具有氧化還原類酶的活性,例如過氧化物酶、過氧化氫酶、臭氧歧化酶等,也有研究發現某些納米酶具有碳酸酐酶、葡萄糖醛酸酶等非氧化還原類酶的活性,例如過氧化物酶、過氧化氫酶、超氧歧化酶等,也有研究發現某些納米酶具有碳酸酊酶、葡萄糖醛酸酶等非氧化還原類酶的活性。
相比于天然酶和傳統人工酶,納米酶賦予了酶更多納米材料的特有性質,如高比表面積、光學、電學、磁學等性質。此外,納米酶易修飾,能連接生物分子設計各種生物傳感器。另外,納米酶的納米結構對其催化活性影響巨大,納米結構的調控能夠實現納米酶活性的有效調控。基于這些優點,納米酶成為了目前模擬酶領域的研究熱點。
發現
納米酶的發現是基于材料在納米尺度(1~100nm)展現出與其宏觀尺度不同的新特性。一般情況下,納米材料被認為是化學惰性的物質,自身不具備生物效應.例如,四氧化三鐵納米材料通常被認為是一種無機化合物的惰性物質,其磁性特征被廣泛應用于蛋白質與核酸的分離純化、細胞標記、腫瘤治療以及核磁共振成像.如果想賦予磁納米材料更多的功能,如催化活性,人們常常采用“加法”,在其表面修飾一些酶或其他催化基團,從而使其獲得催化功能。例如,Scrimin等將氮雜冠醚(azacrown)修飾在金納米顆粒表面,經鋅離子合后,使其獲得剪切磷酸二鍵的催化活性,以模擬RNase的功能.盡管這種被修飾的金納米顆粒也被稱為納米酶,但其催化活性來自于其表面修飾的酶,而不是來自于納米材料本身的特性。
應用
納米酶的問世,改變了以往人們認為無機化合物納米材料是一種生物惰性物質的傳統觀念,揭示了納米材料內在的生物效應及新特性,豐富了模擬酶的研究,使其從有機配位化合物拓展到無機納米材料,拓展了納米材料的應用范圍.鑒于納米酶既有天然酶的高催化活性,又有模擬酶穩定而經濟的特點,因此自2007年HRP納米酶報道以來,納米酶的研究迅速崛起,研究的涉及面也逐漸廣泛,已經包括材料科學、物理、化學、生物、醫學和環境等不同領域。
研究者
閻錫蘊,2015年5月10日,亞洲生物物理聯盟(AsianBiophysicsAssociation,簡稱ABA)理事會宣布,中國生物物理學會副理事長兼秘書長、中國科學院生物物理研究所蛋白質與多肽藥物重點實驗室主任閻錫蘊研究員成功當選ABA主席(2015-2018年)。她憑借其在納米酶的發現和應用方面的科學貢獻,以及在國際科技組織工作中的長期奉獻,成為該組織自成立以來的首位女科學家主席。
參考資料 >