
VIEW期刊自2021年2月上線以來,上半年已上線38篇文章,目前已發(fā)表的文章得到了新型診斷治療行業(yè)內(nèi)的頂尖科學(xué)家和臨床醫(yī)師的廣泛好評,我們也誠摯邀請廣大科研人員將相關(guān)領(lǐng)域高影響力的創(chuàng)新成果投稿至VIEW期刊。那么小編就帶大家來看一看哪些文章在科研讀者中最受歡迎吧!
納米酶具有新穎的理化性質(zhì)和類酶催化活性,是傳統(tǒng)天然酶的良好替代品。隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展,納米酶的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用已成為研究熱點。與天然酶相比,納米酶具有強大的催化活性、低成本、高穩(wěn)定性和易于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)勢,即使在苛刻的生理條件下也能催化底物發(fā)生反應(yīng)。通過將優(yōu)異的理化性質(zhì)與類酶催化活性相結(jié)合,納米酶可以實現(xiàn)從檢測到監(jiān)測和治療的多功能生物應(yīng)用。越來越多的研究者相繼揭示了各種典型納米材料的類酶活性,以模擬天然酶的結(jié)構(gòu)和功能。模擬酶的納米材料主要包括貴金屬、過渡金屬硫/氧化物、碳基納米材料、金屬有機框架材料等。然而,并非所有的納米酶都適用于復(fù)雜的生物系統(tǒng)。
中國科學(xué)院高能物理研究所的納米生物效應(yīng)研究團隊及其合作者全面總結(jié)了鉬基納米酶的典型合成策略、催化機制以及酶活性類型。文章主要強調(diào)了生物啟發(fā)的鉬基納米酶的優(yōu)點,即通過調(diào)節(jié)其理化性質(zhì)來實現(xiàn)類酶活性、穩(wěn)定性和多功能等的調(diào)控。在此基礎(chǔ)上深入總結(jié)和討論了鉬基納米酶的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用、尚需解決的關(guān)鍵問題及其發(fā)展前景。
鉬基納米材料具有多種相結(jié)構(gòu)和多價態(tài),鉬元素的主要價態(tài)包括鉬(0)、鉬(III)、鉬(IV)、鉬(V)和鉬(VI)。其可變的多價態(tài)歸因于電子構(gòu)型中存在缺陷位置和易丟失的單電子,從而成為各類催化反應(yīng)的優(yōu)異催化劑。除了具有催化功能外,鉬基納米材料還具有獨特的理化性質(zhì),如大的比表面積、易于表面改性和良好的近紅外光熱轉(zhuǎn)換效率等,從而在電子、能源、傳感以及生物醫(yī)學(xué)方面有著廣泛應(yīng)用。在生物醫(yī)用中,鉬是從細(xì)菌、植物到人類的所有生命體生存所必需的微量元素和營養(yǎng)物,是各種鉬基酶如黃嘌呤脫氫酶、醛氧化酶、亞硫酸鹽氧化酶的輔因子。鉬在生物系統(tǒng)中作為催化氧化還原和氧轉(zhuǎn)移反應(yīng)的天然酶的關(guān)鍵成分已被充分證實。然而,與任何其他天然酶一樣,鉬基酶是蛋白質(zhì),通常在儲存中不穩(wěn)定,制造成本高,并且對苛刻的理化條件極其敏感。生物啟發(fā)的鉬基納米酶種類多樣,包括鉬基過渡金屬硫/氧化物、鉬的各種雜化結(jié)構(gòu)等,是一種先進的人工酶,具有類酶活性可調(diào)、穩(wěn)定性高、功能多樣等特點。
鑒于此,中國科學(xué)院高能物理研究所的納米生物效應(yīng)研究團隊長期致力于鉬基納米酶的合成、智能響應(yīng)型抗腫瘤及其抗菌研究工作,并取得了系列進展(Mater. Horiz. 2020, 7, 1834;ACS Nano 2020, 14, 10001;ACS Nano 2016, 10, 11000;ACS Nano 2014, 8, 6922),為開拓鉬基納米酶的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用并提高其擬酶催化功能提供了新思路。近日,該研究團隊及其合作者在VIEW期刊上發(fā)表了題為“The age of bioinspired molybdenum-involved nanozymes: synthesis, catalytic mechanisms and biomedical applications”的綜述文章(DOI: 10.1002/VIW.20200188) 。該篇綜述系統(tǒng)地介紹了鉬基納米酶的主要類型,并詳細(xì)概述了相關(guān)的催化機制、影響擬酶催化活性的主要因素以及近年來這些鉬基納米酶的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究。該綜述還針對鉬基納米酶的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究面臨的挑戰(zhàn)進行了分析和總結(jié)。首先,系統(tǒng)梳理了鉬基納米酶的類酶催化活性類型:過氧化物酶,氧化酶(OXD),過氧化氫酶(CAT),超氧化物歧化酶(SOD)和硝酸還原酶(NRase);其次,進一步分析了鉬基納米酶的催化活性與天然酶相比具有的優(yōu)勢:(1)理化性質(zhì)(包括尺寸、形狀、層數(shù)、相結(jié)構(gòu)及表面功能化)調(diào)控鉬基納米酶的催化性能;(2)鉬基納米酶具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性,比如在pH(3.0–9.0)或溫度(25–90 °C)范圍內(nèi)依舊具有良好的酶催化活性;(3)鉬基納米酶具有多功能性。除了酶催化活性,許多鉬基納米酶具有良好的光熱轉(zhuǎn)換效率,有的鉬基納米酶還可與其功能性材料復(fù)合并形成多功能鉬基納米酶。文章涵蓋和詳述了近年來典型鉬基納米酶的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用,如生物傳感與檢測、抗腫瘤、抗菌,抗氧化等。最后,文章對鉬基納米酶在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展前景及今后的研究重點進行了探討。文章指出,鉬基納米酶生物安全性的系統(tǒng)評估是臨床轉(zhuǎn)化前的重要環(huán)節(jié),同時還強調(diào)了鉬基納米酶的催化機制尚需深入研究,并指出通過優(yōu)化鉬基納米酶的理化參數(shù)、探索鉬基納米酶類似天然酶結(jié)構(gòu)的可控設(shè)計與合成,尤其是單原子鉬基納米酶活性的調(diào)控或?qū)⒊蔀榻窈笱芯康臒狳c,從而更高效地促進其向臨床轉(zhuǎn)化的應(yīng)用。論文的第一作者為祖艷博士,通訊作者為尹文艷副研究員。
原文鏈接:
https://doi.org/10.1002/VIW.20200188
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作者介紹
尹文艷,2009年12月獲北京理工大學(xué)理學(xué)博士學(xué)位。攻讀博士期間,曾于美國Delaware大學(xué)公派留學(xué)一年。2010年4月加入中國科學(xué)院高能物理研究所納米生物效應(yīng)與安全性重點實驗室擔(dān)任助理研究員,2012年7月至今擔(dān)任副研究員。在國際SCI刊物發(fā)表論文50余篇,他引2000余次。其中,以第一/通訊作者身份發(fā)表SCI論文31篇,影響因子>12的3篇,影響因子6-10的12篇,包括Angew Chem. Int. Ed., ACS nano(2篇), Small, Biomaterials, Nano Research等,7篇被高引用論文,單篇被引用最高為363次;申請和授權(quán)專利數(shù)項;主持和參與國家自然科學(xué)基金、科技部國家重大研究計劃和北京市自然科學(xué)基金數(shù)項;曾獲T-more創(chuàng)新獎和中科院高能物理研究所優(yōu)秀青年人才基金獎,應(yīng)邀參加國際和國內(nèi)學(xué)術(shù)會議數(shù)次。
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