nanozyme

定義：一類既有納米材料的獨特性能，又有催化功能的模擬酶。既不同于天然酶，也不同于化學(xué)酶。由于其具有催化活性高、穩(wěn)定而經(jīng)濟的特點，在醫(yī)學(xué)檢測、化工、食品、農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測與治理等多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。如在過氧化氫存在下，磁性納米粒、金屬納米粒、碳納米材料等可以催化辣根過氧化物酶的底物產(chǎn)生反應(yīng)，表現(xiàn)出類似過氧化物酶的活性。

學(xué)科：生物物理學(xué)_納米生物學(xué)_納米仿生學(xué)

相關(guān)名詞：蛋白質(zhì) 催化作用 納米粒子

圖片來源：視覺中國

【延伸閱讀】

酶是一類特殊蛋白質(zhì)，在生物體內(nèi)發(fā)揮著至關(guān)重要的催化作用，具有底物專一、高效、反應(yīng)溫和等特性。然而，天然酶在應(yīng)用過程中往往因為容易變性、制備成本高、回收再利用率低等缺點而受到限制。2007年，我國科學(xué)家閻錫蘊院士等人發(fā)現(xiàn)四氧化三鐵納米粒子可作為過氧化物模擬酶，并提出了“納米酶”概念。納米酶，顧名思義，是一類既具有納米材料的獨特性能，又具備催化功能的模擬酶，由金屬、金屬氧化物、碳材料等納米粒子構(gòu)成，通過表面效應(yīng)、尺寸效應(yīng)等實現(xiàn)高效催化。

納米酶通常有兩種類型，一類是納米材料本身具有的類似天然酶的催化活性，另一類是納米材料起到載體的作用，將天然酶修飾在納米材料上。根據(jù)原料的不同，納米酶可分為金屬基、非金屬基、金屬-有機骨架基等類型。根據(jù)催化作用不同，納米酶可分為水解酶、氧化酶、還原酶等類型。

納米酶的制備方法主要包括化學(xué)合成法、生物合成法和物理方法等，其中，化學(xué)合成法具有操作簡便、產(chǎn)量高等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于納米酶的制備。常用的納米酶化學(xué)合成法包括浸漬法、水熱法、溶劑熱法、共沉淀法等。

納米酶具有與天然酶相似的催化性能，但基于其特殊的尺寸、形貌、表面修飾等納米結(jié)構(gòu)特點，納米酶在高催化效率、高穩(wěn)定性、可調(diào)控性、多酶活性、低成本、易于儲存和易攜帶等方面具有顯著優(yōu)勢，使其在很多領(lǐng)域展現(xiàn)出特殊應(yīng)用潛力。

1.在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，作為一種新型的生物催化劑，納米酶在體外診斷和體內(nèi)治療方面都展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢，如疾病診斷、藥物輸送、生物成像等。

2.在環(huán)境保護領(lǐng)域，某些納米酶可以催化分解有機污染物，將其轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)，還可以用于重金屬離子的去除和回收以及廢水處理、空氣凈化等，減少對環(huán)境的危害。

3.在食品加工領(lǐng)域，納米酶被廣泛應(yīng)用于食品抗氧化保鮮、有害物質(zhì)的檢測等，保障食品安全。

4.在能源領(lǐng)域，納米酶可以用于燃料電池的催化反應(yīng)和太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換等。

5.在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，納米酶可以用于農(nóng)藥的降解、農(nóng)藥殘留檢測、土壤修復(fù)等。

責任編輯：張鵬輝