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.     

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.     

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: 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.     

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.     

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.     

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。     

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．     

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     

要闻聚焦: 铁基纳米材料类酶效应与急性髓系白血病诊疗技术国家重点研发项目简介

正纳米酶是一类具有类似天然酶催化活性的纳米材料,自2007年氧化铁基纳米酶被中国科学家发现并首次报道以来,迄今已有超过50种不同纳米酶被发现,并用于生物、医学、农业、环境治理、国防安全等多个领域的研究.近年来,纳米酶的应用研究已从体外检测发展到体内治疗,展示出其对现代生物医学技术的重要影响及广阔的应用潜力.2017年在国家重点研发专项"纳米计划"中,"铁基纳米材料类酶效应与急性髓系白血病诊疗技术"项目获得了立项,本项目旨在通过对铁基纳米     

Nanozymes: created by learning from nature

Nanozymes, a type of nanomaterials with enzyme-like activity, have shown great potential to replace natural enzymes in many fields such as biochemical detection, environmental management and disease treatment. However, the catalytic efficiency and substrate specificity of nanozymes still need improvement. To further optimize the enzymatic properties of nanozymes, recent studies have introduced the structural characteristics of natural enzymes into the rational design of nanozymes, either by employing small molecules to mimic the cofactors of natural enzymes to boost nanozymes' catalytic potential, or by simulating the active center of natural enzymes to construct the nanostructure of nanozymes. This review introduces the commonly used bio-inspired strategies to create nanozymes, aiming at clarifying the current progress and bottlenecks. Advances and challenges focusing on the research of bio-inspired nanozymes are outlined to provide ideas for the de novo design of ideal nanozymes.     

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构建的纳米酶受到研究人员的广泛关注.本文综述不同类型MOFs基的纳米酶,主要从原始MOFs、化学修饰的MOFs、MOFs基复合材料和MOFs衍生物等四大方面进行论述;随后,对4种类型MOFs基纳米酶的构建特点和生化分析应用进行归纳和比较;最后对其当前面临的挑战和未来的发展趋势进行讨论.     

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。     

Recent advances in nano-carrier immobilized enzymes and their applications

Enzymes have been widely used because of their catalytic properties, and immobilization is a promising technique to improve their catalytic activity and stability. Due to their large specific surface areas, exceptional chemical, mechanical, thermal and cost effective characteristics, nanomaterials should be ideal carriers for the immobilization of enzymes. Enzymes immobilized on nano-carriers are more robust and stable, and can be recycled and reused. This review focuses on the nanomaterial immobilized enzymes and their applications. The introduction addresses the advantages of immobilized enzymes and the features of enzyme immobilization nanocarriers. The next section covers carbonaceous nanomaterials used in enzymes immobilization, with subsections on carbon nanotube, graphene, graphene oxide and reduced graphene oxide. The third section treats metallic nanomaterials for enzymes immobilization, with subsections on metal (gold), metal oxide (titanium dioxide, zinc oxide) and metal hydroxide (layered double hydroxide) nanomaterials. Then, the next section summarizes the applications of nanomaterial immobilized enzymes. A concluding section discusses the challenges and prospects of nanomaterial immobilized enzymes.     

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。     

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．     

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.     

Nanoparticle and nanomineral production by fungi

Fungi show a variety of abilities in affecting metal speciation, toxicity, and mobility and mineral formation, dissolution or deterioration through several interacting biomechanical and biochemical mechanisms. A consequence of many metal-mineral interactions is the production of nanoparticles which may be in elemental, mineral or compound forms. Organisms may benefit from such nanomaterial formation through removal of metal toxicity, protection from environmental stress, and their redox properties since certain mycogenic nanoparticles can act as nanozymes mimicking enzymes such as peroxidase. With the development of nanotechnology, there is growing interest in the application of biological systems for nanomaterial production which may provide economic benefits and a lower damaging environmental effect than conventional chemical synthesis. Fungi offer some advantages since most are easily cultured under controlled conditions and well known for the secretion of metabolites and enzymes related to nanoparticle or nanomineral formation. Nanoparticles can be formed intracellularly or extracellularly, the latter being favourable for easy harvest, while the cell wall also provides abundant nucleation sites for their formation. In this article, we focus on the synthesis of nanoparticles and nanominerals by fungi, emphasizing the mechanisms involved, and highlight some possible applications of fungal nanomaterials in environmental biotechnology.