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近年来的研究发现，金纳米粒子表现出优异的模拟酶活性，类似于过氧化物酶、氧化酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶或还原酶。与生物酶相比，这种酶具有合成容易、可调性好、生物相容性好、成本低等优点，在生物医学或生化分析中具有很好的应用前景。
Gold Nanozymes: From Concept to Biomedical Applications
Javier Lou‑Franco, Bhaskar Das, Christopher Elliott, Cuong Cao*
Nano-Micro Lett.(2021)13:10
https://doi.org/10.1007/s40820-020-00532-z
本文亮点
1. 金纳米材料模拟酶活性的能力为生物医学领域的诊断和治疗提供了新的途径。
2. 控制纳米材料的物理化学性质(尺寸、形貌和表面化学)仍然是实际应用的第一个障碍。
3. 目前，诊断领域中的大量体外应用已成为现实，而体内应用如肿瘤治疗或细胞内ROS水平控制则需要进一步控制副作用。
内容简介
贝尔法斯特女王大学Cuong Cao等在本文中系统地综述了200多篇关于金纳米酶的基本原理及其潜在应用的研究进展。综述表明，纳米颗粒的形貌和表面化学性质对其催化性能以及pH值和温度等外部参数起着重要作用。然而，实际应用往往需要将特定的生物识别元件固定在纳米酶上，从而对其活性产生意想不到的积极或消极影响。因此，合理设计高效的纳米酶仍然是一个至关重要的挑战。已经探索了不同的实现途径，包括将类过氧化物酶纳米酶应用于临床诊断或通过其过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性调节细胞内的氧化应激。综述还表明，必须了解外部参数如何促进或抑制这些活动中的每一项，因为其中不止一项可能共存。同样，需要进一步的毒性研究，以确保金纳米酶在体内的适用性。综述了金纳米酶的研究现状和发展前景，指出金纳米酶在食品安全、环境分析、化工等生物医学领域的重要意义。
图文导读
金纳米粒子具有多种催化活性，如氧化酶、葡萄糖氧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶“SOD”和还原酶催化活性。这些发现导致了“纳米酶”一词的出现。纳米颗粒的尺寸、形貌、表面化学或表面功能层都会强烈影响催化活性，一些外部参数如周围介质的pH值或温度也会影响金纳米颗粒的催化活性。
3.1 生物传感和生物传感器的发展：临床诊断学
AuNPs具有的过氧化物酶模拟活性使其被用作能够产生色度信号的信号传感器。目前，金纳米材料主要用于氧化3,3′，5,5′-四甲基联苯胺(TMB，一种由辣根过氧化物酶HRP催化的底物，广泛用于免疫分析)。由于易于用特定配体进行表面修饰，金纳米材料可用于开发针对不同靶点的诊断工具，如病毒、外显子体、红细胞、氨基酸甚至离子。除有色产物外，金纳米酶还可以催化不同底物转化为荧光、发光或拉曼活性产物；一些系统利用反应中产生的电子来开发电化学传感器。
3.2 ROS产生
AuNP能够穿透细胞和细胞隔室，并通过氧化应激引起细胞毒性(坏死)。因此，具有模拟过氧化物酶活性的纳米酶可以催化过氧化氢分解并产生活性氧。诱导毒性主要用于肿瘤治疗，通过光动力疗法(PDT)增强其催化性能。
3.3 细胞保护
AuNPs也可以用于ROS的保护作用。AuNPs的纳米酶活性可以根据纳米粒子的表面化学性质或所处的微环境进行调节。
作者简介
Cuong Cao
本文通讯作者
1. 使用自上而下和自下而上的方法合成和制备光学活性材料，以提供用于生物传感的高质量等离激元纳米材料。2. 基于纳米等离子体的生物传感平台的开发，包括但不限于SPR，LSPR，SERS和基于粒子的检测。3. 发展即时分析：将分子诊断技术和纳米等离子体换能器整合并转移到紧凑的单芯片实验室格式中。
▍主要研究成果
▍Email: c.cao@qub.ac.uk
▍个人主页
撰稿：《纳微快报》编辑部
编辑：《纳微快报》编辑部
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