综述与专论: 纳米酶的抗菌机理与应用

细菌耐药性和抗生素滥用是一个世界性难题,需要开发新型抗菌剂,既能够高效杀菌,又能避免耐药性问题并具有较好的生物和环境相容性．纳米酶具有调控ROS自由基的能力,可以高效杀死多种革兰氏阳性和阴性致病菌以及顽固性生物膜;同时纳米酶具有较好的稳定性、生物相容性、可回收再利用等优点,在促进伤口愈合、龋齿防治和环境防污方面具有重要的应用前景．     

铁蛋白:纳米酶开发的重要工具（英文）

纳米酶因其在靶向癌症治疗、诊断医学、生物传感和环境毒理学等方面所具有的巨大应用潜力和价值而受到越来越多的关注.铁蛋白作为具有独特空间结构、表面性质和高生物相容性等特点的天然生物大分子,已成为纳米酶开发的重要工具.为了展示和凸显铁蛋白在纳米酶开发中扮演的角色和取得的成就,并为后续研究提供参考,本综述着重介绍铁蛋白作为纳米酶合成的模板、纳米酶催化反应的反应器和纳米酶呈递的载体等.同时,文中也指出了基于铁蛋白的纳米酶研发中所面临的挑战和其未来发展方向.     

综述与专论: 铁蛋白：纳米酶开发的重要工具

纳米酶因其在靶向癌症治疗、诊断医学、生物传感和环境毒理学等方面所具有巨大的应用潜力和价值而受到越来越多的关注。铁蛋白作为具有独特空间结构、表面性质和高生物相容性等特点的天然生物大分子,已成为纳米酶开发的重要工具。 为了展示和凸显铁蛋白在纳米酶开发中的扮演的角色和取得的成就,并为后续研究提供参考,本综述着重介绍铁蛋白作为纳米酶合成的模板、纳米酶催化反应的反应器和纳米酶呈递的载体等。同时,文中也指出了基于铁蛋白的纳米酶研发中所面临的挑战和其未来发展方向。     

纳米生物催化的研究现状和发展态势

纳米生物催化领域包括:(ⅰ)利用纳米技术或纳米材料调控生物催化剂的效率;(ⅱ)直接利用纳米材料或技术实现生物催化功能,并拓展生物催化在非友好环境及疾病诊疗中的应用.纳米生物催化已成为纳米生物学重要的研究领域,主要涉及纳米载体固定化酶和纳米材料人工模拟酶(纳米酶).一方面,可以借助纳米技术或材料所具有的特殊纳米效应来增强生物催化剂的效率和稳定性.另一方面,从模拟酶的理念出发,借助纳米材料自身所具有的催化能力,直接实现对生化反应的催化,这类具有酶学特性的纳米酶被视为新一代人工模拟酶.近年来,基于纳米载体固定化酶和纳米酶技术的纳米生物催化已在疾病诊断和治疗、化工制药、环境处理等领域得到了广泛研究,并展示了其具有重要的应用价值.本文简要综述了纳米载体固定化酶和纳米酶的发展历程及应用进展.     

糖类修饰的纳米递送系统

癌症的高病发率和高死亡率已经引起了人们广泛的重视.传统治疗癌症的药物分子存在水溶性较差、无靶向性、生物安全性低等问题.纳米递送系统如脂质体、聚合物纳米粒子和共聚物胶束解决了传统癌症治疗过程中药物水溶性较差的问题.但大多数纳米递送系统不具备靶向性和生物相容性,且药物包封率不高.糖类作为具有较好的靶向特异性识别能力、安全性...     

基于聚酰胺胺树状大分子的纳米诊疗试剂的制备及其肿瘤成像和治疗应用进展

为实现癌症的高效诊疗,生物医用材料领域的研究者在过去数十年中研究了多种可集诊断与治疗为一体的纳米复合材料,其中聚酰胺胺树状大分子由于其精确可控的结构、较好的单分散性以及生物相容性被普遍用作载体构建纳米诊疗试剂。通过树状大分子纳米技术,引入多种成像试剂及治疗试剂,并利用功能化修饰技术可构建具有良好诊疗效能的纳米诊疗材料。这些研究成果为解决癌症精确诊断及高效治疗提供了思路。本文中,笔者对近年来基于聚酰胺胺树状大分子的纳米诊疗试剂的制备及其在肿瘤成像和治疗中的应用进行综述,为开展相关研究提供参考。     

纳米酶在分析化学中的应用研究:从体外检测到活体分析（英文）

纳米酶是指具有类酶催化活性的纳米材料.近年来,纳米酶研究引起了人们的极大兴趣.纳米酶已被广泛应用于诸如生物传感、生物成像、疾病治疗和环境保护等众多领域.在本综述中,我们将着重讨论纳米酶在分析化学领域的研究进展.首先将讨论纳米酶在体外检测的应用,将包括生物活性小分子、核酸、蛋白质类生物标志物、细胞等的检测.其后将讨论纳米酶在活体分析的应用,将包括监测活脑、肿瘤组织等的生物活性小分子、药物的药效、药物与纳米酶的代谢等.最后,我们将讨论纳米酶应用于分析化学时面临的挑战和未来研究前景.     

基于纳米酶的比色生物传感器在生物医学检测中的应用

比色生物传感技术由于具有灵敏度高、方法简单并且容易操作等优点，已广泛应用于生物环境中污染物检测、生物体内重要标志物的检测以及癌症筛查等多个领域。基于纳米酶的比色生物传感器主要是借助纳米酶自身所具有的催化能力，模拟类过氧化物酶活性，将显色剂氧化生成有色溶液，从而实现可视化检测，并通过对有色溶液吸光度的检测得到相关物质的含量。与无纳米酶的比色生物传感器相比，基于纳米酶的比色生物传感器具有选择性更高、检测更快以及灵敏度更高等优点。纳米酶在具有天然酶活性的同时还具有成本低、稳定性好的、易于合成等优点，其相关研究越来越广泛。目前，基于纳米酶的比色生物传感器已成为辅助相关医学检测的重要方法，同时也广泛应用于便携和实时性相关检测当中，为医学检测提供了重要的支持和保障。为了提高比色生物传感器的灵敏度以及应用范围，研究人员也在致力于增加可检测物质的种类以及纳米酶种类的多样化等。本文主要介绍基于纳米酶的比色生物传感器的检测原理、几类典型的纳米酶，以及基于纳米酶的比色生物传感器在生物医学检测领域中的应用情况和研究进展。     

二维过渡金属硫化物纳米复合材料的模拟酶特性及应用（英文）

纳米酶是一个非常令人兴奋和有希望的研究领域,旨在使用各种纳米材料模仿天然酶的一般原理,并在许多领域提供了大量实际应用.天然酶具有一些内在的缺点,如成本高、稳定性低、储存困难,以及催化活性对环境条件的敏感性.而纳米酶显示出低成本,高稳定性和高效活性.各种过氧化物酶和/或氧化酶模拟物已经取得了很大的进展.本综述介绍了关于二维过渡金属硫化物纳米复合材料的纳米酶特性的最新研究进展.     

金纳米棒的表面修饰及其应用于肿瘤诊疗的研究进展

金纳米棒具有独特的光学性质、表面易修饰性、较低的生物毒性和良好的生物相容性,因而在成像、光热治疗和药物载带等方面具有极高的潜在应用价值.本文综述了典型的金纳米棒表面修饰方法及其在生物成像、光热治疗和药物治疗中的应用,重点阐述了通过金纳米棒同时实现肿瘤诊断和治疗相结合的研究进展.     

聚己内酯静电纺丝纳米纤维支架用于小鼠诱导多能干细胞培养

干细胞联合生物支架材料体外构建功能性组织与器官,成为当前组织再生研究的重要策略,而探求具有良好生物相容性的支架材料是其关键.本研究采用扫描电镜、噻唑蓝（MTT）法、荧光显微染色等方法检测小鼠诱导多能干细胞（murine induced pluripotent stem cells, miPSCs）在聚己内酯（poly ε-caprolactone, PCL）静电纺丝纳米纤维支架上的粘附、增殖等生物学特性,探究聚己内酯纳米纤维支架与miPSCs的生物相容性. 结果显示,miPSC在PCL纳米纤维支架上具有良好粘附性并呈集落样生长,其增殖能力及干性标记物（Oct4-GFP+）的表达均不亚于标准对照组;扫描电镜显示,miPSC在PCL纳米纤维支架材料上呈现出绒毛状突起的表面结构.上述结果表明,PCL纳米纤维支架可促进miPSCs的粘附、自我增殖以及干性维持,两者具有良好的生物相容性,为下一步联合生物支架材料与干细胞构建功能性组织奠定了基础.     

纳米酶:中国原创领域的机遇与挑战——香山科学会议第606次学术研讨会简报

正"纳米酶(Nanozyme)"是指蕴含酶学特性的纳米材料,它能够在生理条件下催化酶底物的反应,具有如同天然酶一样的催化效率和酶促反应动力性质.纳米酶是我国科学家发现的,来自生物、化学、材料和医学领域的专家打破传统学科界限、经过多年通力合作,在国际上报道了首例纳米酶的实验证据(Nature Nanotechnology,2007),从此改变了人们对纳米材料生物惰性的传统认知.纳米酶作为新一代人工模拟酶,引起了国内外科学家们的广泛     

红细胞伪装纳米颗粒:一个具有潜力的药物及疫苗递送系统

红细胞伪装纳米颗粒是一种以红细胞或红细胞膜纳米囊泡为载体在体内递送药物、酶、多肽和抗原等物质的系统,具有生物相容性好、循环周期长、靶向性强等优势。本文从红细胞载体的种类、发展历程、递送策略应用以及其局限性和未来的挑战等方面进行了详细阐述,并展望了其未来的发展方向。     

非水酶学和非水相生物催化研究进展

近年来工业生物技术飞速发展,酶学和生物催化领域也取得突破性进展,特别在酶在非水相中活性及稳定性研究,耐溶剂生物催化剂的筛选、构建、修饰和改造,生物相容性和环境相容性好的绿色介质等方面取得了较大的进展。最近的研究热点和未来几年的研究方向主要为:基于基因组信息的耐溶剂酶的虚拟筛选和构建;基于自然界筛选新酶基因的耐溶剂酶重构和改造;离子液体等环境友好的绿色介质系统等几个方面。     

铁基纳米酶对鼠伤寒沙门菌生物被膜的影响

运用结晶紫染色定量法、生物被膜形态观察、生物被膜干重称量法、活菌定量计数法和细菌内活性氧检测法,评估氧化铁纳米酶和硫化铁纳米酶对鼠伤寒沙门菌生物被膜的影响及其机制.结果显示:鼠伤寒沙门菌S025株与这两类铁基纳米酶共孵育48h后,其生物被膜结晶紫染色吸光度值(A)、生物被膜厚度、生物被膜干重和活菌数量与未处理组相比均显著下降,活性氧水平显著上升,其中硫化铁纳米酶效果优于四氧化三铁纳米酶;在生物被膜形成后,加入铁基纳米酶处理0.5h、2h和12h,生物被膜结晶紫染色A值、生物被膜厚度、生物被膜干重和活菌数量与未处理组相比均显著下降,活性氧水平显著上升,硫化铁纳米酶效果同样优于四氧化三铁纳米酶.以上结果表明,铁基纳米酶通过调控鼠伤寒沙门菌胞内活性氧水平,不仅可以预防该菌的生物被膜形成,而且可以破坏已形成的生物被膜,本研究将有助于预防和治疗鼠伤寒沙门菌生物被膜引起的相关疾病.     

纳米结构Ti/TiN涂层对NiTi合金生物相容性的影响

目的：评价纳米结构Ti/TiN涂层对镍钛形状记忆合金（含镍50.6at%）生物相容性的影响,为生物医用纳米结构Ti/TiN涂层表面改性的NiTi合金材料生物安全性提供依据。方法：不影响基体的形状记忆性或超弹性效应的前提下,采用真空过滤电弧离子镀技术,在NiTi合金表面沉积一层纳米结构Ti/TiN涂层,分别对表面改性前和改性后的NiTi合金样品进行体外细胞毒性实验、溶血实验和血小板粘附实验,探索纳米结构Ti/TiN涂层对NiTi合金生物相容性的影响。结果：表面具有纳米结构Ti/TiN涂层的NiTi合金无细胞毒性,H9C2（2-1）细胞相容性优于涂层前,细胞形态典型,粘附数量明显大于涂层前。纳米结构Ti/TiN涂层有改善NiTi合金的血液相容性作用,其溶血率从2.1%降至涂层改性后的1.2%,同时,血小板黏附量和聚集程度小于处理前的NiTi合金。结论：纳米Ti/TiN涂层能够显著改善NiTi合金的生物相容性。     

肽基生物可激活的活体自组装纳米材料及生物医学应用

在生理环境下原位构筑自组装纳米材料,由于其生物体内的可控性、相容性及功能性优势,在临床应用方面具有广泛前景.利用病理条件在体内触发响应,能够在多重弱键相互作用下自发形成高级有序结构.其中内源性组装触发因素,如酶、pH、活性氧和配受体相互作用等,通过生物可激活的体内自组装(bioactivated in vivo ass...     

综述与专论: 纳米酶在分析化学中的应用研究：从体外检测到活体分析

纳米酶是指具有类酶催化活性的纳米材料．近年来,纳米酶研究引起了人们的极大兴趣．纳米酶已被广泛应用于诸如生物传感、生物成像、疾病治疗和环境保护等众多领域．在本综述中,我们将着重讨论纳米酶在分析化学领域的研究进展．首先将讨论纳米酶在体外检测的应用,将包括生物活性小分子、核酸、蛋白质类生物标志物、细胞等的检测．其后将讨论纳米酶在活体分析的应用,将包括监测活脑、肿瘤组织等的生物活性小分子、药物的药效、药物与纳米酶的代谢等．最后,我们将讨论纳米酶应用于分析化学时面临的挑战和未来研究前景．     

硫化铜纳米粒子应用于肿瘤诊断和治疗的研究进展

癌症是当今威胁人类健康的主要疾病之一。近年来提出的近红外光介导的光热治疗,能够对肿瘤组织进行定点清除并且对正常组织具有较低的毒副作用,为肿瘤的治疗提供了新的方法。开发具有良好生物相容性的高效光热偶联剂是发展光热治疗的首要条件。随着纳米技术的飞速发展,一些金属纳米结构由于具有独特的光学特性作为光热偶联剂被广泛应用到肿瘤的光热治疗中。然而,成本高昂、制备过程繁琐以及光热稳定性较差等不足,限制了这些纳米材料的进一步应用。最新报道的新型光热偶联剂半导体硫化铜纳米粒子(copper sulfide nanoparticles,CuS NPs),由于其具有制备工艺简单、成本低廉、突出的光热稳定性和良好的生物相容性等优势,成为了当今纳米医学领域研究的热点。本文主要综述了CuS纳米粒子在肿瘤光热治疗和影像诊断方面的应用研究,并对CuS纳米粒子在生物医学领域应用中存在的问题和未来的研究方向进行了展望。     

基于纳米酶的无抗生素抗菌策略

抗生素是抵抗细菌感染的有力武器，然而抗生素的过量使用和滥用加速了细菌耐药性的发展，严重威胁人类健康。开发高效和广谱的无抗生素抗菌策略迫在眉睫。以过氧化氢(H₂O₂)为代表的活性氧(reactive oxygen species, ROS)能氧化多种生物分子，使其结构和活性改变而发挥广谱抗菌作用，是无抗生素抗菌策略之一。然而，临床常用的H₂O₂浓度较高(0.5%～3%),会刺激皮肤和延缓伤口愈合。利用过氧化物酶催化H₂O₂生成氧化性更强的羟自由基(·OH),可大幅提高ROS抗菌策略的性能。然而，天然酶生产成本高、稳定性低等缺点限制了该策略的推广。纳米酶是具有类似天然酶催化活性的纳米材料的统称。与天然酶相比，纳米酶具有制备简单、成本低和易储存等优势，是开发基于ROS的无抗生素抗菌策略的良好选择。贵金属、金属氧化物、金属硫化物、金属有机框架、碳基纳米材料等多种纳米材料具有过氧化物酶、氧化酶等的模拟催化活性，基于这些材料的纳米酶抗菌研究层出不穷，本文将对这些研究进...