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.     

综述与专论: 贵金属和碳纳米酶分子机制的理论研究

2007年四氧化三铁类过氧化物酶活性的发现催生了纳米酶这一新兴多学科交叉研究方向,多种基于金属、金属氧化物和碳纳米材料的纳米酶被发现,并在环境,食品安全,化工,生物医学等领域获得应用。相应的,纳米酶催化分子机制的理论研究也取得了进展。本文将回顾化学催化的基本原理,重点总结贵金属和碳纳米酶分子机制的理论研究进展。     

贵金属和碳纳米酶分子机制的理论研究

2007年四氧化三铁类过氧化物酶活性的发现,催生了纳米酶这一新兴多学科交叉研究方向,多种基于金属、金属氧化物和碳纳米材料的纳米酶被发现,并在环境、食品安全、化工、生物医学等领域获得应用.相应的,纳米酶催化分子机制的理论研究也取得了进展.本文将回顾化学催化的基本原理,重点总结贵金属和碳纳米酶分子机制的理论研究进展.     

综述与专论: 纳米酶在肿瘤催化诊疗方面的应用

作为一个特殊的交叉学科前沿,纳米酶在近几年来引起了科学界的广泛关注。自2007年首次发现四氧化三铁纳米材料具有类似辣根过氧化物酶的催化特性以来,纳米酶的研究迅速兴起。其特殊的在纳米尺度的理化性质赋予它们优越的催化性能,以用于各方面的应用,例如癌症的诊断和治疗。本文重点介绍近年来催化化学的发展所促进的纳米医学在肿瘤诊疗方面的应用,以及纳米酶的研究现状和未来的展望。通过合理地将催化化学与临床纳米诊疗医学相结合,这些新型的纳米酶及其在肿瘤成像和治疗方面优越的催化性能,将会极大地促进纳米医学新子学科的产生。     

综述与专论: 纳米酶在疾病治疗中的最新进展

纳米酶是具有酶催化活性的纳米材料,对比天然酶,纳米酶具有价格便宜、制备工艺简单、稳定性好、循环利用率高等优势.早期的纳米酶研究主要集中在检测方面,包括检测离子、小分子、核酸、蛋白、癌细胞等,随着对纳米酶的深入了解,研究人员发现纳米酶在疾病治疗领域也具有巨大的应用前景.本论文将介绍纳米酶在杀菌、抗氧化研究领域的最新研究进展.     

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．     

综述与专论: 纳米酶及其细胞活性氧调控

随着纳米技术的不断进步,人们逐渐开发出能够模拟天然抗氧化酶催化活性的无机纳米材料．这些纳米材料能够模拟过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶等天然酶的催化过程,从而调控细胞的氧化还原水平．本文从金属化合物、贵金属以及碳基纳米酶的角度,阐述了它们对细胞内活性氧(ROS)的调控作用以及在各种氧化应激相关疾病治疗中的应用．作为一种新型的模拟酶,纳米酶有望在生物医学领域中为疾病治疗提供一种新的策略．     

综述与专论: 纳米酶在疾病诊断中的应用

纳米酶是近年来我国科学家发现的一类自身蕴含酶学特性的纳米材料。作为一种新型人工模拟酶,纳米酶具有经济、稳定、易于大批量生产的优势. 更重要的是,纳米酶是一个双功能或者多功能的分子,它不仅具有催化活性,还兼有纳米材料特有的物理和化学性质,如磁性、荧光、光热特性等. 纳米酶的出现为酶催化反应在疾病诊断中的应用提供了新思路,新方法和新工具. 本文将重点介绍近几年纳米酶在疾病诊断方面的应用,涵盖了癌症、代谢性疾病、传染性疾病、神经退行性疾病、心血管疾病和炎症性疾病等不同疾病类型,并对该领域未来的发展方向进行了讨论和展望.     

纳米酶的抗菌作用及其机制研究进展

抗生素类药物的发现和使用给人类提供了抗击细菌感染的强大武器。但是,抗生素长期使用导致的细菌耐药问题限制了其在临床上的应用。开发新型的基于纳米酶(Nano-Enzyme)的新型抗菌剂为解决上述问题提供了新思路。将纳米酶可以归为两大类:一类是酶和纳米材料的复合材料;另一类是纳米材料本身具有类酶活性。因为银(Ag)纳米粒子是历史最悠久且研究最广泛的纳米抗菌剂,而且其抗菌机制多样化,因此将Ag纳米粒子的抗菌机制和最新进展单独论述。纳米抗菌剂可以组合多种抗菌机制协同抗菌,从而提高其抗菌性能。因此,在这篇综述中系统介绍了Ag纳米粒子和上述2种类型纳米抗菌剂的最新研究进展和抗菌机制,重点介绍了纳米材料的物理性质对抗菌活性和生物安全性的影响。最后,该综述还强调了该领域目前面临的问题和挑战,并对该领域的发展前景进行了展望。     

纳米酶:疾病治疗新选择

纳米酶是一类具有类酶活性的纳米材料,自2007年中国科学家首次发现Fe_3O_4纳米颗粒具有内在类过氧化物酶活性后,纳米酶研究领域逐渐发展起来.截至目前,已有540种不同组成、结构的纳米材料被发现具有类酶活性.相比天然酶,纳米酶结构更加稳定,制备和保存工艺更加经济,功能更加多样化,并且具有可调节的催化活性.它们已被广泛应用于分子检测、疾病诊断、环境治理等领域.除此之外,近年来纳米酶被发现对生物体中的活性氧簇(reactive oxygen species, ROS)具有调节作用,随之纳米酶在活性氧相关疾病治疗中的研究也逐渐深入.本文主要就纳米酶在疾病治疗中的最新研究进展进行了综述,并对本领域的未来发展方向进行了讨论和展望.     

综述与专论: 二维过渡金属硫化物纳米复合材料的模拟酶特性及应用

纳米酶是一个非常令人兴奋和有希望的领域,旨在模仿使用各种纳米材料的天然酶的一般原理,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。     

纳米酶在疾病治疗中的研究与应用

纳米酶是一种新型的具有类酶活性的纳米颗粒人工酶,在生物检测、抗炎、抗氧化损伤和癌症治疗等疾病诊断和治疗领域展现出良好的应用前景。本文总结了具有不同类酶活性的纳米酶在疾病诊治中的应用,并对影响纳米酶活性的主要影响因素进行了阐述,将使相关研究人员更好地了解纳米酶的发展现状,并提供后续研究的相关线索。     

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.     

Magnetoresponsive nanozyme: magnetic stimulation on the nanozyme activity of iron oxide nanoparticles

Science China Life Sciences - The iron oxide nanoparticles (IONPs) that combine the nanozyme activity and magnetothermal properties have attracted significant interest for various biomedical...     

Core-shell Au@Co-Fe hybrid nanoparticles as peroxidase mimetic nanozyme for antibacterial application

Nanozymes have been developed as alternative for enzymes to overcome practical limitations of enzymes in industry and medicine. Infectious diseases are becoming severe threat to public health. Hence, peroxidase nanozyme for combating bacteria have been designed. Core-Shell Au@Co-Fe hybrid nanoparticles (Au@Co-Fe NPs) were synthesized. The structure of Au@Co-Fe NPs was characterized by UV–vis and FT-IR spectroscopic methods. The size, zeta potential and spherical morphology of Au@Co-Fe NPs were determined by DLS, TEM and AFM techniques. Au@Co-Fe NPs has been evaluated as peroxidase mimic nanozyme. The peroxidase mimetic activity of gold nanoparticles, Co (II) and Fe (III) were measured and compared with that obtained for native HRP. The enzymatic measured activity was 50% of native horse radish peroxidase. Additionally, Au@Co-Fe NPs was evaluated as antibacterial agent against four selected standard pathogenic bacteria as Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa (as gram negative) and Staphylococcus aureus, and Bacillus cereus (as gram positive).     

金属有机框架纳米酶的研究进展

纳米酶作为一种具有类酶活性的纳米材料,与天然酶相比,具有制备过程简单、受外界环境干扰小、对酸碱和温度具有较好的耐受性等优点.金属有机框架(metal-organic frameworks,MOFs),即多孔配位聚合物,具有结构多样性、高比表面积、孔隙率可控等独特性质.因有序框架的保护以及结构可调控的性质,基于MOFs构...     

Dopamine D3 receptor ligands: recent advances in the control of subtype selectivity and intrinsic activity

Various pharmacological studies have implicated the dopamine D(3) receptor as an interesting therapeutic target in the treatment of different neurological disorders. Because of these putative therapeutic applications, D(3) receptor ligands with diverse intrinsic activities have been an active field of research in recent years. Separation of purely D(3)-mediated drug effects from effects produced by interactions with similar biogenic amine receptors allows to verify the therapeutic impact of D(3) receptors and to reduce possible side-effects caused by "promiscuous" receptor interactions. The requirement to gain control of receptor selectivity and in particular subtype selectivity has been a challenging task in rational drug discovery for quite a few years. In this review, recently developed structural classes of D(3) ligands are discussed, which cover a broad spectrum of intrinsic activities and show interesting selectivities.     

Advances in micro-CT imaging of small animals

PurposeMicron-scale computed tomography (micro-CT) imaging is a ubiquitous, cost-effective, and non-invasive three-dimensional imaging modality. We review recent developments and applications of micro-CT for preclinical research.MethodsBased on a comprehensive review of recent micro-CT literature, we summarize features of state-of-the-art hardware and ongoing challenges and promising research directions in the field.ResultsRepresentative features of commercially available micro-CT scanners and some new applications for both in vivo and ex vivo imaging are described. New advancements include spectral scanning using dual-energy micro-CT based on energy-integrating detectors or a new generation of photon-counting x-ray detectors (PCDs). Beyond two-material discrimination, PCDs enable quantitative differentiation of intrinsic tissues from one or more extrinsic contrast agents. When these extrinsic contrast agents are incorporated into a nanoparticle platform (e.g. liposomes), novel micro-CT imaging applications are possible such as combined therapy and diagnostic imaging in the field of cancer theranostics. Another major area of research in micro-CT is in x-ray phase contrast (XPC) imaging. XPC imaging opens CT to many new imaging applications because phase changes are more sensitive to density variations in soft tissues than standard absorption imaging. We further review the impact of deep learning on micro-CT. We feature several recent works which have successfully applied deep learning to micro-CT data, and we outline several challenges specific to micro-CT.ConclusionsAll of these advancements establish micro-CT imaging at the forefront of preclinical research, able to provide anatomical, functional, and even molecular information while serving as a testbench for translational research.