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纳米酶和能产生催化效果的纳米材料(如Mgo催化合成查尔酮)有什么区别?纳米酶在精细化工中有什么应用?

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发表于 2020-9-1 15:35:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
纳米酶和能产生催化效果的纳米材料(如Mgo催化合成查尔酮)有什么区别?纳米酶在精细化工中有什么应用?
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发表于 2020-9-1 15:35:49 | 显示全部楼层
补个图
纳米酶和能产生催化效果的纳米材料(如Mgo催化合成查尔酮)有什么区别?纳米酶在精细化工中有什么应用?相关的图片



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专业微微相关,前两天看了个综述。
纳米酶大致分两种,1是非生物基或结构的那你催化剂,进行生物行为。比如说纳米级MoS2去固氮,原理上和固氮酶相似,但它并不是生物材料,而是非生物纳米材料的生物应用。
2.是通过提取细胞内的酶负载在基地上做催化,譬如将漆酶分离出来,负载在碳纳米管上进行电催化污水处理。


平心而论,感觉是在炒概念。可以跟进,但是组内应该有明白人,要么懂生物催化过程的机理然后设计纳米材料,要么实验室有特定的工程菌能分离到你想要的酶种。
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发表于 2020-9-1 15:36:07 | 显示全部楼层
2020-03-06
纳米酶(nanozyme)是纳米尺寸(1-100 nm)而表现出酶活性的物质,它们将纳米材质连结到生物系统。许多纳米酶模仿天然酶诸如催化酶(catalase)与过氧化酶(peroxidase)。纳米酶除了具有催化特定反应,它还拥有独特特性如具有大表面积可以进一步的修饰辨识分子等。超过 99.9% 的酶是由蛋白质构成的生物催化剂,只要在不使酶失活的环境条件下,酶不论在生物体内或外,皆能将特定受质催化成产物,完成化学反应。自然界酶具有快速且专一性的用来催化物质的反应,但其容易被环境中的因子例如 pH 值、温度、高离子强度(ionic strength)影响而失去活性。因此,利用纳米材质如  Fe3O4、Au-NPs、Ag-NPs、CeO2 等,进行仿生物活性酶 oxidase、peroxidase、catalase、superoxide dismutase 催化作用,或是将不同的金属离子(银离子Ag+、铋离子 Bi3+、铅离子 Pb2+、铂离子 Pt4+、汞离子 Hg2+)沉积于 AuNPs,使其具有不同的酶活性,如过氧化酶(peroxidase)、氧化酶(oxidase)和过氧化氢酶(catalase)等。
纳米酶和能产生催化效果的纳米材料(如Mgo催化合成查尔酮)有什么区别?纳米酶在精细化工中有什么应用?相关的图片利用纳米材质如  Fe3O4、Au-NPs、Ag-NPs、CeO2 等,进行仿生物活性酶 oxidase、peroxidase、catalase、superoxide dismutase 催化作用。
纳米材料如金纳米粒子,因其与特定重金属离子结合后具仿生物酶活性,而得以侦测 H2O2。因为金有良好的生物相容性,而且纳米化的金表面具有特殊效应,容易与硫氢基结合,所以纳米金常用于生物医学上的检测、疾病诊断及基因侦测。
1). 纳米金可与 DNA 轻易结合,若先在纳米金表面接上单股的 DNA 做成试剂,当待测样品中含有另一互补的 DNA 链段时,因为碱基的配对,会使得含有 DNA 链段的纳米金聚集在一起,形成较大的团聚物,这时纳米金的颜色会由原本的红宝石色变成蓝色。利用这个现象,便可用纳米金制作能检测许多遗传疾病的 DNA 晶片。只要取一滴血滴在晶片上,送入电脑做分析,不一会儿便可知道基因可能带有哪些潜在的遗传疾病,有助于遗传疾病的预防与治疗。
2). 利用 AuNPs Pb2+ Hg2+ 在不同 pH 值所诱导出的过氧化物酶(peroxidase)活性程度上的不同,以催化过氧化氢(H2O2)和 Amplex® UltraRed (AUR)反应,生成具有荧光之 AUR product,当 peroxidase 活性越高则荧光强度越高,故可分用以侦测 Pb2+ Hg2+ 浓度。
3). 利用寡核苷酸(Oligonucleotide)修饰 AuNPs(T30695–Au NPs)后,借由 Pb2+ 形成金铅合金和 Oligonucleotide–Pb2+ 的复合物使 peroxidase 活性增高,使侦测 Pb2+ LOD 50pM,亦可利用于侦测血液中 Pb2+
4). 利用铋离子(Bi3+)和 AuNPs 进行亲金作用(aurophilic interaction)后,产生很强的 peroxidase 活性(催化 H2O2 和没有荧光的 Amplex®Red (AR) 反应,生成具有荧光的试卤灵(resorufin),可用于侦测 H2O2 含量。
5). 血液凝固因子 Fibrinogen thrombin 催化会形成网状结构的 fibrin,因此将 Fib 修饰在 Bi–AuNPs 表面(Fib-Bi–AuNPs),thrombin 会诱导 AuNPs 表面形成 fibrin,导致 Bi– AuNPsperoxidase 活性降低,故可用以侦测 thrombin 并可应用于抗凝血药的筛选。
6). 一种 AuNPs 的纳米酶,具有二种核酸水解酶功能的 DNA 链以及ㄧ RNA 接合酶,能催化 RNA stem-loop 剪切的核酶。
纳米酶和能产生催化效果的纳米材料(如Mgo催化合成查尔酮)有什么区别?纳米酶在精细化工中有什么应用?相关的图片利用纳米金制作能检测许多遗传疾病的 DNA 晶片,只要取一滴血滴在晶片上,送入电脑做分析,不一会儿便可知道基因可能带有哪些潜在的遗传疾病
银离子具有抑菌功能,而被广泛应用于抗菌材料之中,利用不同金属离子沉积于银纳米粒子表面,使诱导出不同的仿生物酶活性,得到更广泛的应用。纳米银的抗菌应用已经充斥在我们的周遭,举凡日常生活用品、纺织衣物、化妆品的抗菌,到冷气机、洗衣机等家电的抗菌功能,都可见到纳米银的身影。在医疗上也开发出多种纳米银的应用,例如在床单被套、止血纱布或导管中添加纳米银,可防止细菌的滋生及疾病的传染,也可降低病人在手术时被病菌感染的机率。另外,把纳米银混入人工皮肤敷料中,使用在需要长期利用敷料保护伤口的烧烫伤病患身上,可有效地避免细菌感染的问题。透过不同金属离子的修饰,分别调控而诱导出具备过氧化酶(peroxidase-like activity)及氧化酶活性(oxidase-like activity)之银纳米粒子。其中具过氧化酶活性之银纳米粒子能催化 H2O2 与试剂 Amplex Red(AR),形成具有荧光的物质试卤灵(resorufin)借由此特性,搭配经葡萄糖氧化酶作为模型酶催化反应出的 H2O2,可侦测葡萄糖浓度,而将得以应用于血糖侦测上;AR O2 经由具氧化酶活性的银纳米粒子的催化形成 resorufin,其在反应过程中产生氢氧自由基(‧OH)、超氧化物(O-)等物质,将能增加细胞的氧化压力,得以扩展至抑菌等方面的应用。
纳米酶和能产生催化效果的纳米材料(如Mgo催化合成查尔酮)有什么区别?纳米酶在精细化工中有什么应用?相关的图片银纳米粒子展现氧化酶/过氧化酶活性。
至于在精细化工方面,2019 年由德国 Ruhr-Universität Bochum 和澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)合作完成的研究介绍说,酶有不同的活性中心,在不同的反应步骤中起着各自的作用。研究者合成了一种以金属银为核心,外面裹着铜质网的纳米粒子扮演自然界中酶的角色。研究者称,银核心作为第一反应中心,产生的过渡产品将继续与铜质网发生反应,经过两步级联反应生成更为复杂的分子后离开纳米粒子,这份研究展示了将二氧化碳变为乙醇和丙醇的神奇效果。还有其它纳米材料不通过级联反应,也能把二氧化碳变成这些产品,但那耗费更多能量,研究者正进一步探索纳米颗粒的级联反应理论,希望能够有选择地产出更有价值的产品,如乙烯或丁醇。


Ref.: J. Am. Chem. Soc. , 2018, 140, 41, 13449-13455. | DOI: 10.1021/jacs.8b08664.
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