过氧化氢纳米酶研讨获停顿

起源：生物物理所 2021-11-17 12:22

纳米酶（Nanozyme）是一类蕴含酶学个性的纳米资料，具备催化活性高、稳定、低本钱和易于年夜规模临盆等特色。自2007年初次报道Fe3O4纳米酶以来，许多品种纳米酶被开辟进去，并在生化检测、情况治理、疾病诊断等畛域显示出微小的利用后劲。跟着研讨深化，研讨职员发现纳米酶广泛具备多酶活性。尽管多酶活性的级联反馈为疾病诊疗提供了新思绪，然则

酶（Nanozyme）是一类蕴含酶学个性的资料，具备催化活性高、稳定、低本钱和易于年夜规模临盆等特色。自2007年初次报道Fe3O4酶以来，许多品种纳米酶被开辟进去，并在生化检测、情况治理、疾病等畛域显示出微小的利用后劲。跟着研讨深化，研讨职员发现纳米酶广泛具备多酶活性。尽管多酶活性的级联反馈为疾病诊疗提供了新思绪，然则也存在纳米酶在体内的催化活性难以预测与调控的成绩。同时，多半纳米酶难以在生物体内分化代谢，是以体内转化利用比拟受限。

近日，中国迷信院院士、中科院生物物理研讨所/纳米酶工程试验室研讨员阎锡蕴和研讨员高利增、范克龙团队，通过火析自然界中最次要的几类氧化铁，发现水铁矿(Fe5HO8·4H2O)是一种绝对专注的类过氧化氢纳米酶，而且可以被细胞无效分化代谢，具备优越的生物相容性。这一发现为突破纳米酶体内利用的瓶颈提供了一种新思绪。

研讨发现，相比于其他模式的氧化铁资料，水铁矿具备最高的类过氧化氢酶活性，且其催化效率在pH 4.0~8.7的范畴内坚持恒定。值得存眷的是，传统Fe3O4纳米酶在酸性前提下具备显着的类过氧化物酶活性，而水铁矿的类过氧化物酶活性却微乎其微。另外，水铁矿也简直不具备超氧化物歧化酶与氧化酶等其他类酶活性。这种绝对专注的催化活性使得水铁矿纳米酶作为一种研讨类过氧化氢酶活性的形式资料成为能够。

为了深化研讨高活性水铁矿纳米酶的催化机制，研讨职员比照阐发了多种氧化铁资料的各项理化参数与类酶活性之间的联系关系性。成果标明，氧化铁外表铁合羟基的品貌与类过氧化氢酶活性之间存在指数相关关系。相比于其他氧化铁，水铁矿的外表含有丰厚的铁合羟基。第一性原理盘算阐发标明，这些铁合羟基基团在匆匆进H2O2分化发生O2的进程中起着症结作用。在一个完全的水铁矿过氧化氢纳米酶催化轮回进程中，起首铁合羟基基团通过发生H空位的方式匆匆使一个H2O2分子碱式分化；当第二个H2O2分子凑近催化中间时，H空位可以较容易篡夺过氧化氢中的氢元素，从而匆匆使它酸式分化发生O2。通过在合成进程中调控水铁矿的外表羟基品貌，可以纪律性地调理水铁矿的类过氧化氢酶活性。试验数据和实际盘算成果标明，外表铁和铁合羟基造成的催化中间能够是水铁矿过氧化氢纳米酶的类酶催化位点。

肿瘤组织乏氧是当下放疗耐受的紧张起因之一。肿瘤细胞的无序增殖和代谢异常会发生年夜量的H2O2，可以被过氧化氢酶（或纳米酶）原位分化为O2以降服乏氧。相比于以往的纳米酶，水铁矿的类过氧化氢酶活性绝对专注，而且在心理情况中催化效率维持恒定。另外，水铁矿自身作为铁卵白的内核在生物体内普遍存在，具备较好的生物相容性和平安性。思索到水铁矿纳米酶的共同理化性子，研讨职员应用叶酸配体对其进行改性以进步肿瘤靶向性，测验考试将其开辟为一种无效且平安的放疗增敏剂。体外和体内试验成果标明，经改性后的水铁矿纳米酶可能催化分化肿瘤内的高程度H2O2天生O2，缓解部位的乏氧状态，并无效加强喷射医治的后果。另外，水铁矿纳米酶可能被巨噬细胞高效分化代谢，具备优越的生物可降解性。这些试验成果为水铁矿纳米酶的体内利用奠基了优越的研讨根底。

该研讨初次报道了具备绝对专注活性的水铁矿过氧化氢纳米酶，说明了其催化活性位点与催化机制，并证明了将水铁矿纳米酶用于放疗增敏的无效性和平安性，为纳米酶的构-效关系与体内利用研讨提供了新的形式资料和办法。这项研讨近期颁发于Nano Today。该研讨获得国度重点研发筹划、国度自然迷信基金、中科院立异穿插团队等名目的赞助。(100yiyao.com）

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