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.     

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.     

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。     

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。     

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、蛋白质、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细菌感染、炎症、癌症、神经退行性疾病等治疗领域的最新研究进展.     

综述——新型纳米生物材料的研发：纳米酶的发现与应用

自2007年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,纳米酶研究领域迅速崛起．不同形貌、尺度和材料各异的纳米酶相继出现,同时其催化机制逐渐被认识．由于纳米酶具有催化效率高、稳定、经济和规模化制备的特点,它在医学、化工、食品、农业和环境等领域的应用研究便应运而生．纳米酶的发现,不仅推动了纳米科技的基础研究,还拓展了纳米材料的应用．本文将介绍纳米酶研究领域的最新研究进展．     

融合酶构建技术在酶的改性以及多功能酶的构建方面的应用

融合酶技术是酶的改造技术之一。应用融合酶技术还可以创造出多功能的新酶,这些新酶有望应用于食品、化工等领域。目前研究表明,融合酶在低聚糖制备,生物燃料,生物材料,氨基酸发酵以及生物传感器等领域极具应用前景。融合酶的构建技术有理性设计和非理性设计,这两种技术各有利弊。整理了近年融合酶在以上领域中的研究成果,对融合酶的工业应用进行讨论。     

透明质酸酶的研究进展

透明质酸酶是能降解透明质酸及部分糖胺聚糖的一类糖苷酶,可应用于医疗和美容等领域。透明质酸酶也可用于制备小分子糖胺寡糖,许多研究发现小分子糖胺寡糖具有比大分子糖胺聚糖更高的生物免疫活性。为便于研究人员对透明质酸酶进行进一步的基础研究及应用研究,本文介绍了透明质酸和透明质酸酶,梳理了透明质酸酶的分类、结构和催化机理,归纳总结了透明质酸酶的酶活力测定方法、重组表达、酶学性质和应用,展望了透明质酸酶的研究方向。     

非核糖体肽的生物合成研究进展

非核糖体肽(nonribosomal peptide, NRP)是由多种微生物通过非核糖体肽合成酶(nonribosomal peptide synthetase, NRPS)等催化合成的一类小分子多肽类次级代谢产物,具有抗菌、抗肿瘤、免疫抑制等多种生物活性,是一类重要的微生物药物,具有很高的临床应用价值。从目前已发现的小分子多肽类天然药物出发,综述了该类物质的生物功能、合成组装机制以及近年来在工程改造方面的进展,并提出了未来研究发展方向,对进一步通过组合生物合成等方式高效合成更多种类的小分子多肽类活性物质具有借鉴意义。     

生物传感器在环境分析中的研究现状与前景

论述生物传感器的发展现状与前景。在环境控制中,生物传感器作为广谱装置应用于废水或生化需氧量的检测以及特异性地对农药、重金属、硝酸盐、亚硝酸盐、除草剂和次氮基乙酸等环境污染物进行检测。讨论了各类生物传感器（如酶生物传感器、全细胞生物传感器、受体传感器和免疫传感器）在环境分析中的应用实例及其优缺点,并指出了急需解决的问题以阐明其应用趋势,以期在这一跨学科领域进行更多的研究。     

氟化天然产物生物合成的研究进展

氟元素是一种具有特殊性质的卤素,含氟有机物可广泛应用于生物有机化学、药物化学和生物材料科学等领域.尽管C-F键的合成方法有所创新,但将氟元素掺入到结构复杂的生物活性分子中的方法较少,因此选择性的氟化仍极具挑战性.本文从自然界中氟化天然产物及氟化酶的发现、氟化天然产物的合成通路、氟化天然产物合成机制的意义、氟化酶的进化及...     

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: 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。     

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.     

核酸自组装纳米递送载体的研究进展

随着核酸纳米技术的飞速发展,核酸自组装纳米载体已成为药物递送领域的研究热点。针对核酸自组装纳米载体在药物递送中的应用进展进行了系统综述,讨论了不同的核酸自组装策略,阐述了多种靶向递送和药物控制释放方法,同时,总结了核酸自组装纳米递送载体在蛋白质药物、核酸药物、小分子药物和纳米药物递送中的应用,并针对该领域的挑战和未来发展趋势进行了总结和展望,以期为药物递送领域和新型药物系统研究提供参考。     

核酸切割酶在病原微生物检测中的研究进展

DNA是遗传信息的重要载体,其空间构象折叠性质使其具有很多的功能。利用核酸切割酶(cleaving DNAzyme)识别特定单链DNA分子并能够切割其中某条单链的性质来构建传感器,将特异性识别过程转化为凝胶电泳表征、释放荧光、比色现象的信号输出,同时能很好的和扩增反应结合来实现信号放大。核酸切割酶通过体外筛选技术获得,可以与靶物质(小分子、蛋白质,甚至整个细胞)特异性结合。由于具有制备简单,易于修饰和良好稳定性等优点,核酸切割酶被用于构建生物传感器以检测病原微生物,已应用到现场检测甚至医疗中的体内检测,结合已经成熟的检测设备血糖仪、横流层析试纸条带进行微生物检测,并广泛地应用到生物传感、食品安全、医疗在内的重要领域中。综述了近年来核酸切割酶在微生物检测中的应用,讨论了核酸切割酶在微生物检测中的切割机理和产物、靶标以及表征手段,探索核酸切割酶在微生物实际检测中的意义。对该技术的发展前景及其面临的问题进行展望,以期核酸切割酶在微生物检测领域能够更好的发展。     

DNA纳米舱可逆开关的性质与应用

由于生物大分子的一些特殊物理、化学属性,蛋白质、核酸等一类生物分子被广泛应用于制备各种纳米结构与器件,但是基于生物分子集体动力学性质的纳米器件还没有真正开发出来。本文讨论一种在表面上自组装形成的具有可逆开关性质的DNA纳米舱结构。由于DNA杂交动力学集体行为的一些特性,此纳米舱可以对小分子进行有效的禁闭和释放,从而可能被应用于开发DNA序列检测芯片的基本元件。我们的研究表明,根据此纳米舱的工作原理制造的DNA检测器件可以探测到一个碱基对的错配,其选择性远高于传统的DNA芯片,同时检测灵敏度也有一定的提高。这个研究结果开创了发展不需要荧光标记的DNA芯片的新思路。     

纳米盘技术在临床医学领域研究新进展

膜蛋白功能广泛,参与多种细胞活动,如细胞增殖分化、信号转导、物质运输等,近年来一直是生物医学领域研究热点之一.膜蛋白天然构象的稳定是维持其生物活性的关键因素,新型纳米材料纳米盘技术采用两亲膜支架蛋白在水相中稳定磷脂分子,进而自组装形成类似于天然磷脂双分子膜环境的盘状结构,为膜蛋白的研究提供了理想平台.与传统拟膜技术相比,纳米盘具有可溶性强、稳定性佳、尺寸可控、生物相容性高、半衰期长等优点,同时可精准设计选择性靶向,应用优势巨大.本文介绍了纳米盘技术在膜蛋白结构与功能研究中的应用,并重点综述了其在临床医学领域中的研究新进展,包括纳米盘作为疏水性药物、抗肿瘤靶向治疗药物的运输载体,具有高载药率、药物可控释、靶向功能的运载能力;作为小分子蛋白的拟膜环境对目标蛋白的亲和固定性和作为高密度脂蛋白的有效补充在心血管疾病中清除胆固醇的高效性和可控性.综上,纳米盘技术能够为未来膜蛋白相关研究以及其他临床疾病的诊断与治疗提供新方法与新思路.     

功能化磁性纳米粒子在固定化酶研究中的应用

酶是高效的生物催化剂,在生物技术领域有广泛的应用。然而,不可再生催化的高成本和酶的有效成分分离回收,是实现大规模工业化应用需要解决的关键问题。磁性纳米粒子(magnetic nanoparticles,MNPs)具有优异的磁回收性质。通过设计和制备功能化MNPs作为固定化酶的多功能载体,是解决这一问题的有效途径之一,可为酶的工业化大规模应用提供条件。近年来,功能化磁性纳米粒子在酶的固定化领域基于载体性质、固定化方法和应用有广泛研究。文中重点介绍了近年来各种功能化磁性纳米载体,特别是Fe3O4纳米粒子,在固定化酶中的应用。根据功能化试剂的差异分类,实例讨论了不同功能化修饰的磁性纳米载体对酶的固定化,包括硅烷修饰的磁性纳米载体、有机聚合物修饰的磁性纳米载体、介孔材料修饰的磁性纳米载体以及金属-有机骨架材料(metal-organic framework,MOF)修饰的磁性纳米载体。同时,结合可持续工业催化的发展要求,对磁性复合载体固定化酶的发展前景进行了展望。     

生物条形码检测技术及其研究进展

生物条形码检测技术作为一种新的诊断工具,已逐渐应用于蛋白质、核酸和小分子物质的检测.生物条形码技术通过构建"纳米金颗粒-目标物-磁纳米颗粒"三明治结构,利用磁场作用,将结合在纳米金颗粒表面的大量相同序列的寡聚核苷酸洗脱下来,并进一步放大信号,实现对目标物的间接或直接检测.本文介绍了生物条形码检测技术的原理及其应用,综述...