纳米生物催化的研究现状和发展态势
发布时间：2021-11-15 04:21
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.
【文章来源】：中国科学:生命科学. 2020,50(07)北大核心CSCD
【文章页数】：16 页
【部分图文】：
纳米载体固定化酶领域研究论文的年度变化趋势(web of science检索,检索关键词:nano*+immobiliz*+enzyme*)
全球纳米载体固定化酶领域发表论文前20位的研究机构中,中国11家,印度3家,法国、美国、西班牙、韩国、巴西、俄罗斯各1家,可见机构研究力量已经分布于全球.发文量排名前5位的机构依次是中国科学院、法国国家科学研究中心、北京化工大学、南京大学、印度智者达耶难陀大学.从全球纳米载体固定化酶领域前30国家(地区)对该领域的资助情况可以看出,纳米载体固定化酶得到了全世界各个国家(地区)相关机构的大力支持.中国的相关研究得到了国家自然科学基金、国家重大基础研究计划(973计划)、国家重点研发计划、中央高校基本科研专项资金、博士后基金、省部级及其他地方基金等的大力支持.美国在该领域的研究得到了美国国家科学基金会、美国国立卫生研究院、美国国立环境卫生研究所、美国能源部、美国国防部、美国空军研究实验室等的支持.其他国家和地区也均得到了各自国家(中央政府)的支持.
例如,基于铁蛋白纳米酶的肿瘤免疫组织化学检测新技术[88],其外层的人重链铁蛋白能够特异性地识别肿瘤组织,而其中心的铁核具有过氧化物酶活性,可进行催化显色,将肿瘤识别和检测结合于一体.该方法检测肿瘤不仅灵敏度高、特异性强,而且操作简单、快速,仅使用一种试剂和一个步骤,整个过程需要不到1 h的时间,优于传统的免疫组化方法(需要3～4 h).更为重要的是,铁蛋白纳米酶检测无需使用抗体,从而大大降低了成本.这些特点表明,铁蛋白纳米酶有望为肿瘤诊断提供一种快速、简便、经济而且广谱的新工具.此外,纳米酶作为肿瘤治疗的一种新的酶疗法[31,89～93],可以通过其过氧化物模拟酶的性质直接杀死肿瘤细胞,或者通过过氧化氢酶活性改善肿瘤乏氧微环境,提高疗效.纳米酶催化介导的抗肿瘤策略能以肿瘤内的双氧水、GSH、葡萄糖等代谢分子为底物,通过催化改变肿瘤内的ROS状态,达到肿瘤治疗的目的[91,94,95].
【参考文献】：
期刊论文
[1]Design of high performance nanozymes: a single-atom strategy[J]. Shichao Lin,Hui Wei. Science China（Life Sciences）. 2019(05)
[2]贵金属和碳纳米酶分子机制的理论研究[J]. 沈小美,高雪皎,高兴发. 生物化学与生物物理进展. 2018(02)
[3]纳米酶的抗菌机理与应用[J]. 唐燕,仇智月,许卓斌,高利增. 生物化学与生物物理进展. 2018(02)
[4]纳米酶在疾病诊断中的应用[J]. 孟祥芹,范克龙. 生物化学与生物物理进展. 2018(02)
[5]纳米酶在疾病治疗中的最新进展[J]. 黄燕燕,林友辉,蒲芳,任劲松,曲晓刚. 生物化学与生物物理进展. 2018(02)
[6]纳米酶:新一代人工模拟酶[J]. 阎锡蕴. 生物化学与生物物理进展. 2018(02)
[7]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[J]. 梁敏敏,孟凡霞. 生物化学与生物物理进展. 2018(02)
[8]纳米载体固定化酶的最新研究进展（英文）[J]. 曹诗林,徐培,马永正,姚潇晓,姚远,宗敏华,李雪辉,娄文勇. 催化学报. 2016(11)
[9]纳米酶的发现与应用[J]. 高利增,阎锡蕴. 生物化学与生物物理进展. 2013(10)
[10]NaYF4∶Yb,Er纳米粒子作为过氧化物模拟酶用于尿酸检测[J]. 唐雨榕,张玉,刘睿,苏颖颖,吕弋. 分析化学. 2013(03)
本文编号：3496019
【文章来源】：中国科学:生命科学. 2020,50(07)北大核心CSCD
【文章页数】：16 页
【部分图文】：
纳米载体固定化酶领域研究论文的年度变化趋势(web of science检索,检索关键词:nano*+immobiliz*+enzyme*)
全球纳米载体固定化酶领域发表论文前20位的研究机构中,中国11家,印度3家,法国、美国、西班牙、韩国、巴西、俄罗斯各1家,可见机构研究力量已经分布于全球.发文量排名前5位的机构依次是中国科学院、法国国家科学研究中心、北京化工大学、南京大学、印度智者达耶难陀大学.从全球纳米载体固定化酶领域前30国家(地区)对该领域的资助情况可以看出,纳米载体固定化酶得到了全世界各个国家(地区)相关机构的大力支持.中国的相关研究得到了国家自然科学基金、国家重大基础研究计划(973计划)、国家重点研发计划、中央高校基本科研专项资金、博士后基金、省部级及其他地方基金等的大力支持.美国在该领域的研究得到了美国国家科学基金会、美国国立卫生研究院、美国国立环境卫生研究所、美国能源部、美国国防部、美国空军研究实验室等的支持.其他国家和地区也均得到了各自国家(中央政府)的支持.
例如,基于铁蛋白纳米酶的肿瘤免疫组织化学检测新技术[88],其外层的人重链铁蛋白能够特异性地识别肿瘤组织,而其中心的铁核具有过氧化物酶活性,可进行催化显色,将肿瘤识别和检测结合于一体.该方法检测肿瘤不仅灵敏度高、特异性强,而且操作简单、快速,仅使用一种试剂和一个步骤,整个过程需要不到1 h的时间,优于传统的免疫组化方法(需要3～4 h).更为重要的是,铁蛋白纳米酶检测无需使用抗体,从而大大降低了成本.这些特点表明,铁蛋白纳米酶有望为肿瘤诊断提供一种快速、简便、经济而且广谱的新工具.此外,纳米酶作为肿瘤治疗的一种新的酶疗法[31,89～93],可以通过其过氧化物模拟酶的性质直接杀死肿瘤细胞,或者通过过氧化氢酶活性改善肿瘤乏氧微环境,提高疗效.纳米酶催化介导的抗肿瘤策略能以肿瘤内的双氧水、GSH、葡萄糖等代谢分子为底物,通过催化改变肿瘤内的ROS状态,达到肿瘤治疗的目的[91,94,95].
【参考文献】：
期刊论文
[1]Design of high performance nanozymes: a single-atom strategy[J]. Shichao Lin,Hui Wei. Science China（Life Sciences）. 2019(05)
[2]贵金属和碳纳米酶分子机制的理论研究[J]. 沈小美,高雪皎,高兴发. 生物化学与生物物理进展. 2018(02)
[3]纳米酶的抗菌机理与应用[J]. 唐燕,仇智月,许卓斌,高利增. 生物化学与生物物理进展. 2018(02)
[4]纳米酶在疾病诊断中的应用[J]. 孟祥芹,范克龙. 生物化学与生物物理进展. 2018(02)
[5]纳米酶在疾病治疗中的最新进展[J]. 黄燕燕,林友辉,蒲芳,任劲松,曲晓刚. 生物化学与生物物理进展. 2018(02)
[6]纳米酶:新一代人工模拟酶[J]. 阎锡蕴. 生物化学与生物物理进展. 2018(02)
[7]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[J]. 梁敏敏,孟凡霞. 生物化学与生物物理进展. 2018(02)
[8]纳米载体固定化酶的最新研究进展（英文）[J]. 曹诗林,徐培,马永正,姚潇晓,姚远,宗敏华,李雪辉,娄文勇. 催化学报. 2016(11)
[9]纳米酶的发现与应用[J]. 高利增,阎锡蕴. 生物化学与生物物理进展. 2013(10)
[10]NaYF4∶Yb,Er纳米粒子作为过氧化物模拟酶用于尿酸检测[J]. 唐雨榕,张玉,刘睿,苏颖颖,吕弋. 分析化学. 2013(03)
本文编号：3496019
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